以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材及其制備工藝制造技術

本發明專利技術涉及以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材及其制備工藝，將連續纖維增強熱塑性塑料（GFRTP）無緯帶編織物組成的薄片層和LFT夾芯層經加熱、熱合、熱壓、冷卻定型加工工藝制備成復合板材。本發明專利技術的復合板材可實現多種不同結構，如單表面層板材、雙表面層板材、多層薄片材疊加作表面層板材、多層夾芯板材，以達到不同規格、不同性能，滿足不同用戶的需求，且其具有高力學性能和較高性價比。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及纖維增強復合材料領域，屬于玻璃纖維增強熱塑性塑料范疇，具體是一種以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材及其制備工藝。
技術介紹
玻璃纖維增強熱塑性塑料（GFRTP）是一種輕質高強材料，具有高拉伸強度、高抗彎強度、高壓縮彈性模量、抗蠕變性能好、尺寸穩定性好等特點。該材料具有良好加工性能，成型周期短，生產效率高，邊腳廢料及廢舊產品可多次回收再利用，當今世界GFRTP快速發展，目前在一些領域已開始取代熱固性復合材料（FRP）。在GFRTP制品中，GF增強材料有二種形態，即連續纖維和非連續纖維。非連續纖維又分為長纖維和短纖維。非連續纖維增強制品主要為注塑制品。這也是世界GFRTP大宗產品。而連續纖維增強制品大多為板材類。在GFRTP制品中增強材料GF長度、L/D、數量和分布等狀態以及與塑料界面狀態等決定其性能高低。作為增強材料，要傳遞和承受應力，增強纖維應具有足夠長度，亦即長纖維增強較短纖維增強具有較高力學性能。當然GFRTP注塑制品中不可能存在連續纖維，而GFRTP板材類大多以連續纖維增強材料為主，如法國圣戈班公司Twintex板材，而PPG公司GMT板材中纖維是以氈體狀為主體。這二大類GFRTP板材生產設備投入較大，生產工藝技術要求較高，生產成本較高，在國內開發應用受到局限，我國增強塑料板材類產品如GFP板材，采用GF布作增強材料，制作FRP板材的樹脂為液態，所以對組織結構緊密的GF布浸漬尚好；GFRTP板材塑料熔融體為粘流態，粘度高，對GF布難以浸潤、浸透，尤其GF布眾多經緯交織點，更難以被浸潤，可能形成眾多“白點”成為GFRTP板材應力集中點和強度較弱點，也就是說采用GF布作增強材料生產的GFRTP板材，力學性能有限，尤其是使用非增強型浸潤劑生產的GF布，增強效果更差。GFRTP板材類可作為終端產品使用，也可作為中間產品（如經現場裁切組合加工成不同應用產品）。我國GFRTP板材應用開發較少，這并非我國這方面市場欠缺，例如僅建筑模板來講，其市場用量非常可觀，我國歷來大多采用木模板作建筑模板。我國經濟快速發展，基礎投資十分龐大，需要大量建筑模板，但我國木材資源十分有限，必須尋找其它材質代替木材制作建筑模板，例如近年來國內開發的建筑塑料模板主要采用廢塑料回收造粒+純塑料+填充料——擠壓成型制備。采用這種工藝技術，生產的模板存在比重稍大，收縮率較大且不均勻，剛度較低，強度較低而易變形，使用次數少，所以其推廣應用受阻。尋求一種性能好、壽命長、性價比高的新型建筑塑料模板十分必要，而本專利技術是最佳選擇。
技術實現思路
本專利技術的目的在于：根據世界GFRTP發展趨勢和我國建設需求，本專利技術采取連續纖維和長纖維復合增強工藝方法，采用連續纖維增強材料作板材面層，采用LFT作板材夾芯層基材，從而制備高光潔度和硬度較好，高剛度、高抗彎強度，尺寸穩定性良好、性價比高的GFRTP復合板材。為實現上述專利技術，采用如下技術方案：以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材，包括由連續纖維增強熱塑性塑料（GFRTP）無緯帶編織物組成的薄片層和LFT夾芯層。進一步，所述薄片層、LFT夾芯層均至少設置為一層或多層薄片層和多層LFT夾芯層任意疊加。進一步，每兩個所述薄片層之間設置有一個LFT夾芯層，薄片層至少設置有兩層。進一步，所述薄片層采用連續纖維無捻粗紗和熱塑性塑料制成。進一步，所述連續纖維無捻粗紗中的連續纖維為GF或其它有機、無機纖維中的一種或多種纖維混雜。進一步，所述熱塑性塑料為普通熱塑性塑料或工程塑料或高性能塑料。如上所述的以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材的制備工藝，包括如下步驟：步驟S1，采用連續纖維無捻粗紗和熱塑性塑料經擠拉成型制備成GFRTP無緯帶；步驟S2，將步驟S1中的GFRTP無緯帶經編織機制成無緯帶編織物，經壓機加熱壓制成無緯帶編織物形態的GFRTP薄片；步驟S3，采用擠拉成型工藝制備LFT料粒，LFT料粒的規格為直徑3—5mm，長度為10—12mm，以重量為基準，玻璃纖維的含量為30—70%。步驟S4，采用步驟S2中制成的GFRTP薄片作面層，以步驟S3制成的LFT作夾芯層經加熱、熱合、熱壓、冷卻定型加工工藝制備成復合板材。進一步，所述步驟S1中的連續纖維無捻粗紗是采用塑料基體相對應的連續纖維紡織增強型浸潤劑生產的無捻粗紗，其單絲直徑11～15μm，紗支數200～600Tex，且連續纖維預熱100—130℃。進一步，所述步驟S1中制備的GFRTP無緯帶規格為厚δ=0.2～2mm，寬B=5～20mm，以重量為基準，連續纖維的含量50—70%。進一步，所述GFRTP薄片和LFT采用同種塑料制成。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本專利技術的有益效果是：1、本專利技術的玻璃纖維無緯帶充分被塑料浸潤和包裹，帶中纖維排列整齊有序、等長，具有很高的力學性能；另外，由于采用表面光滑、高力學性能GFRTP薄片材作板材表面層，這樣板材表面光潔度高、硬度高；采用LFT作夾芯層，這樣在板材芯層充滿10—12mm長玻璃纖維，其又呈三維分布，薄片材與LFT使用同種塑料，所以制作的板材具有較高力學性能和較高性價比。2、本專利技術的復合板材可實現多種不同結構，如單表面層板材、雙表面層板材、多層薄片材疊加作表面層板材、多層夾芯板材，以達到不同規格、不同性能，滿足不同用戶的需求。附圖說明本專利技術將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：圖1是本專利技術的復合板材結構示意圖；圖2是本專利技術的兩面層復合板材截面結構示意圖；圖3是本專利技術的兩夾芯體復合板材截面結構示意圖；圖4是本專利技術的LFT料?？v剖面結構示意圖；圖5是本專利技術的LFT料粒截面結構示意圖；圖中所示：1—薄片層，2—夾芯層，3—玻璃纖維，4—塑料。具體實施方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書（包括任何附加權利要求、摘要和附圖）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。如圖1至圖5所示，以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材，包括由連續纖維增強熱塑性塑料（GFRTP）無緯帶編織物組成的薄片層1和LFT夾芯層2，所述薄片層1、LFT夾芯層2均至少設置為一層或多層薄片層1、LFT夾芯層2任意疊加。其中，所述薄片層1采用連續纖維無捻粗紗和熱塑性塑料制成，所述連續纖維為GF或其它有機、無機纖維中的一種或多種纖維混雜，所述熱塑性塑料為普通熱塑性塑料或工程塑料或高性能塑料。其中，如本專利技術的兩面層復合板材結構示意圖，薄片層設置為2個，2個薄片層分別設置在LFT夾芯層的兩表面。其中，如本專利技術的兩夾芯體復合板材結構示意圖，LFT夾芯層設置為2個，2個LFT夾芯層之間以及其表面均設置為薄片層。如上所述的以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材的制備工藝，包括如下步驟：步驟S1，采用連續纖維無捻粗紗和熱塑性塑料經擠拉成型制備成GFRTP無緯帶，其中，連續纖維無捻粗紗是采用塑料基體相對應的連續纖維紡織增強型浸潤劑生產的無捻粗紗，經烘干，含油量1.5—1.6%，含水量＜0.1%，其單絲直徑11～15μm，紗支數200～本文檔來自技高網...

【技術保護點】
以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材，其特征在于：包括由連續纖維增強熱塑性塑料（GFRTP）無緯帶編織物組成的薄片層和LFT夾芯層。

【技術特征摘要】
1.以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材，其特征在于：包括由連續纖維增強熱塑性塑料（GFRTP）無緯帶編織物組成的薄片層和LFT夾芯層。2.根據權利要求1所述的以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材，其特征在于：所述薄片層、LFT夾芯層均至少設置為一層或多層薄片層和多層LFT夾芯層任意疊加。3.根據權利要求1所述的以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材，其特征在于：每兩個所述薄片層之間設置有一個LFT夾芯層，薄片層至少設置有兩層。4.根據權利要求1所述的以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材，其特征在于：所述薄片層采用連續纖維無捻粗紗和熱塑性塑料制成。5.根據權利要求4所述的以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材，其特征在于：所述連續纖維無捻粗紗中的連續纖維為GF或其它有機、無機纖維中的一種或多種纖維混雜。6.根據權利要求4所述的以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材，其特征在于：所述熱塑性塑料為普通熱塑性塑料或工程塑料或高性能塑料。7.以連續纖維表層增強、LFT作夾芯的復合板材的制備工藝，其特征在于：包括如下步驟：步驟S1，采用連續纖維無捻粗紗和熱塑性塑料經擠拉成型制備成GFRTP無緯...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陸志宏，
申請(專利權)人：句容市百事特復合材料有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32