[发明专利]一种连续纤维含量可控的热塑性复合蜂窝板材及制备方法

说明书

本发明属于热塑性复合材料制备技术领域，公开了一种连续纤维含量可控的热塑性复合蜂窝板材及其制备方法。本发明制备方法包括以下步骤：将连续纤维和树脂纤维分别展开，共混后收卷，得到复合纤维束，将其编织为复合纤维织物，热处理，在蜂窝板的上下各层叠多层热处理后复合纤维织物，一步热压复合得到热塑性复合蜂窝板材；热处理指对复合纤维织物进行热烘处理，热烘处理的温度为树脂的热变形温度和熔融温度之间。本发明解决了纤维在复合材料中的分散均匀问题，实现纤维高达70％的大量填充，制备得到的板材具有优异的强度和刚度，可适应不同领域的要求。通过热处理解决了热压时热变形收缩问题，无需热压得片材再得到板材，可一步热压得到板材。

技术领域

本发明属于热塑性复合材料制备技术领域，特别涉及一种连续纤维含量可控的热塑性复合蜂窝板材及其制备方法。

背景技术

连续纤维(如玻纤，碳纤等)增强热塑性复合材料，源于碳纤维增强热固性树脂预浸料，但它比预浸料有更好的抗冲击性能和成型加工性能。早期的产品用聚醚醚酮(PEEK)等高性能工程塑料替代热固性树脂用于航空航天和军工产品，近年随着热塑性树脂浸渍技术的扩散，树脂基体从工程塑料扩展到聚丙烯(PP)，聚酯(PET)等通用热塑性塑料，不仅大大降低了塑料片材的价格，也大幅降低了塑料片材对成塑工艺的要求。塑料片材的应用向汽车、运输、建筑建材、体育休闲等领域发展，纤维的种类也从玻纤延伸到碳纤等各种纤维，从而使其成为复合材料市场中发展最快的产品之一。

连续纤维增强热塑性复合材料，其生产方法有很多种，但关键是要解决好连续纤维和热塑性塑料的结合，以及连续纤维在热塑性材料中的均匀分布，同时，控制好连续纤维的含量以适应不同的用途。现有的研究主要有三种，(1)为在热塑性树脂片材中间插入纤维毡制成TP/mat/TP夹层材料，再热压得到板材；(2)为将热塑性树脂挤出均匀覆盖在玻璃纤维布(或毡)表面，利用热压辊加热辊压，对玻璃纤维布(或毡)进行预浸渍；(3)为利用熔融树脂对玻璃纤维进行预浸渍，以其编织物为基材用于热压。但是，以上方法均存在各种问题，如方法(1)由于纤维毡与树脂间相容性差，热压得到的板材层与层间结合力弱，容易出现剥离现象；方法(2)中虽然对玻璃纤维布(或毡)进行了预浸渍，以提高其与树脂基体的结合力，但是其浸渍效果主要在表面进行，很难使处于中间位置的玻纤分散而得到浸渍，所以浸渍效果不理想；而方法(3)中虽然对玻纤束先进行浸渍包覆，但是由于单束玻纤束只在面上包覆树脂，纤维束内部的玻纤得不到浸渍，相互作用力弱，且包覆树脂量大，严重影响玻纤的填充量，无法实现大量填充从而获得优异的增强效果。本发明将连续纤维与树脂纤维展开后共混收卷，采用编织织布的方法来生产各类连续纤维增强热塑性复合材料基材，通过热处理后一步热压得到相应的板材，包括中间含蜂窝夹层的复合蜂窝板材，其连续纤维含量可控，可用于不同的领域。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种连续纤维含量可控的热塑性复合蜂窝板材的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备的连续纤维含量可控的热塑性复合蜂窝板材。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种连续纤维含量可控的热塑性复合蜂窝板材的制备方法包括以下步骤：

将连续纤维和树脂纤维分别展开，共混后收卷，得到复合纤维束，将其编织为复合纤维织物，热处理，在蜂窝板的上下各层叠多层热处理后复合纤维织物，一步热压复合得到热塑性复合蜂窝板材；

所述热处理指对复合纤维织物进行热烘处理，所述热烘处理的温度为树脂的热变形温度和熔融温度之间，所述热处理的时间可为12～48h。

本发明通过对编织得到的复合纤维织物在其树脂的热变形温度和熔融温度之间的温度下进行热处理，有效解决了织物在热压时产生的热变形收缩问题，无需先由基材热压得到片材再热压得到板材，可由基材一步热压得到无收缩变形的板材，且消除了多次高温热压造成的材料性能的影响，进一步保证材料的优异性能。