[发明专利]一种纤维金属层合板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维金属层合板及其制备方法。

背景技术

铝合金材料具有较低密度和较高的强度和抗冲击性能，并且具有良好的可加工性成本也较为低廉。因此自从二十世纪三十年代初就被广泛应用于航空航天领域。然而铝合金材料具有一些局限性例如较低的疲劳寿命和抗腐蚀性能限制了其进一步的应用价值。而二十世纪四五十年代发明的玻璃纤维和碳纤维复合材料具有很高的比强度和比刚度，并且具有良好的疲劳特性和耐腐蚀性，然而这种层叠复合材料面外横向强度和抗冲击性能较差，并且层间结合面容易产生脱层。为了同时克服铝合金材料和纤维复合材料存在的一些缺点，在二十世纪七十年代末，由荷兰代尔夫特理工大学研制出了金属材料与纤维复合的纤维金属层合板材料，即纤维金属层合板。

纤维金属层合板是一类新型的混杂增强结构复合材料，国际上统称为FML(Fiber-Metal Laminate)层合板，其典型代表是铝合金-芳纶纤维叠层复合材料层合板，国际上称为ARALL(ARAamid-Aluminum Laminate)，以及铝合金-玻璃纤维叠层复合材料层合板，国际上称为GLARE(GLAss-Reinforce aluminum)。参考文献(Vogelesang,L.,Development of a New Hybrid Material(ARALL)for AircraftStructure,Ind.Eng.Chem.Prod.Res.Dev.,1983,pp.492-496)和美国发明专利(US5039571，US5547735和US5219629)都详细研究了FML叠层复合材料层合板的制备方法，力学性能及优点和潜在的应用领域。目前，GLARE已大面积地应用在A380飞机的上机身壳体结构上，是A380飞机材料技术的一个显著的创新点。

纤维金属层合板结合了金属与纤维复合材料的优点，并克服了其大部分的缺点，是一种在航空航天、军事、汽车等高科技领域有巨大应用前景的结构材料。

虽然纤维金属层合板具有一系列优异的性能，但是其金属层与纤维布之间的结合力较弱。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的纤维金属层合板内金属层与纤维布之间的结合力弱的问题，提供一种金属层与纤维布之间的结合力较强的纤维金属层合板及其制备方法。

本发明提供了一种纤维金属层合板，其中，该纤维金属层合板包括依次层叠的金属层、树脂粘结层和纤维层，所述树脂粘结层和纤维层之间还具有磁性短切纤维，且所述磁性短切纤维与所述纤维层之间的夹角大于0°。

本发明还提供了上述纤维金属层合板的制备方法，该方法包括：在金属层的表面涂布由含有热固化性粘结剂树脂和磁性短切纤维的树脂组合物形成的粘结剂，并在磁场作用下，使所述粘结剂中的磁性短切纤维竖起以使得所述磁性短切纤维与所述金属层之间的夹角大于0°，将预浸纤维布与金属层层叠，使金属层上具有粘结剂的表面朝向预浸纤维布，然后进行热压使预浸纤维布和金属层结合为一体，得到所述纤维金属层合板。

根据本发明的纤维金属层合板，其金属层与纤维布之间的结合力强。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供的纤维金属层合板包括依次层叠的金属层、树脂粘结层和纤维层，所述树脂粘结层和纤维层之间还具有磁性短切纤维，且所述磁性短切纤维与所述纤维层之间的夹角为大于0°。

优选地，所述磁性短切纤维与所述纤维层之间的夹角为30-90°；更优选为45°-90°，进一步优选为65°-90°，特别优选为90°，即所述磁性短切纤维与所述纤维层垂直。

根据本发明，为进一步提高金属层与纤维布之间的结合力，优选所述磁性短切纤维的长度为20μm-2mm；更优选所述磁性短切纤维的长度为25μm-1mm

另外，在本发明中，所述磁性短切纤维的直径可以在较大范围内变动，优选情况下，所述磁性短切纤维的截面直径为0.25-20μm，更优选为1-10μm。

在本发明中，优选所述磁性短切纤维为磁性玻璃纤维、磁性碳纤维和磁性芳纶纤维中一种或多种。

作为本发明的磁性短切纤维可以通过商购获得，例如磁性玻璃纤维可以购于江阴市安利维纺织有限公司。另外，也可以在玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维的表面沉积包裹一层磁性物质(例如铁氧体)来制备。