一種纖維金屬層合板及其制備方法技術

本發明專利技術涉及纖維金屬層合板領域，公開了一種纖維金屬層合板及其制備方法。本發明專利技術的纖維金屬層合板包括依次層疊的金屬層、樹脂粘結層和纖維層，所述樹脂粘結層和纖維層之間還具有磁性短切纖維，且所述磁性短切纖維與所述纖維層之間的夾角大于0°。根據本發明專利技術的纖維金屬層合板，其金屬層與纖維布之間的結合力較強。

Fiber metal laminated plate and preparation method thereof

The invention relates to the field of fiber metal laminated plates, and discloses a fiber metal laminated plate and a preparation method thereof. Fiber metal laminates of the present invention includes sequentially stacked metal layer, a resin bonding layer and fiber layer, the magnetic short fiber also has between the resin adhesive layer and fiber layer, and the angle between the magnetic short fiber and the fiber layer is greater than 0 degrees. According to the inventive fiber metal laminate, the bonding force between the metal layer and the fiber cloth is stronger.

【技術實現步驟摘要】
一種纖維金屬層合板及其制備方法
本專利技術涉及一種纖維金屬層合板及其制備方法。
技術介紹
鋁合金材料具有較低密度和較高的強度和抗沖擊性能，并且具有良好的可加工性成本也較為低廉。因此自從二十世紀三十年代初就被廣泛應用于航空航天領域。然而鋁合金材料具有一些局限性例如較低的疲勞壽命和抗腐蝕性能限制了其進一步的應用價值。而二十世紀四五十年代專利技術的玻璃纖維和碳纖維復合材料具有很高的比強度和比剛度，并且具有良好的疲勞特性和耐腐蝕性，然而這種層疊復合材料面外橫向強度和抗沖擊性能較差，并且層間結合面容易產生脫層。為了同時克服鋁合金材料和纖維復合材料存在的一些缺點，在二十世紀七十年代末，由荷蘭代爾夫特理工大學研制出了金屬材料與纖維復合的纖維金屬層合板材料，即纖維金屬層合板。纖維金屬層合板是一類新型的混雜增強結構復合材料，國際上統稱為FML(Fiber-MetalLaminate)層合板，其典型代表是鋁合金-芳綸纖維疊層復合材料層合板，國際上稱為ARALL(ARAamid-AluminumLaminate)，以及鋁合金-玻璃纖維疊層復合材料層合板，國際上稱為GLARE(GLAss-Reinforcealuminum)。參考文獻(Vogelesang,L.,DevelopmentofaNewHybridMaterial(ARALL)forAircraftStructure,Ind.Eng.Chem.Prod.Res.Dev.,1983,pp.492-496)和美國專利技術專利(US5039571，US5547735和US5219629)都詳細研究了FML疊層復合材料層合板的制備方法，力學性能及優點和潛在的應用領域。目前，GLARE已大面積地應用在A380飛機的上機身殼體結構上，是A380飛機材料技術的一個顯著的創新點。纖維金屬層合板結合了金屬與纖維復合材料的優點，并克服了其大部分的缺點，是一種在航空航天、軍事、汽車等高科技領域有巨大應用前景的結構材料。雖然纖維金屬層合板具有一系列優異的性能，但是其金屬層與纖維布之間的結合力較弱。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是針對現有技術中的纖維金屬層合板內金屬層與纖維布之間的結合力弱的問題，提供一種金屬層與纖維布之間的結合力較強的纖維金屬層合板及其制備方法。本專利技術提供了一種纖維金屬層合板，其中，該纖維金屬層合板包括依次層疊的金屬層、樹脂粘結層和纖維層，所述樹脂粘結層和纖維層之間還具有磁性短切纖維，且所述磁性短切纖維與所述纖維層之間的夾角大于0°。本專利技術還提供了上述纖維金屬層合板的制備方法，該方法包括：在金屬層的表面涂布由含有熱固化性粘結劑樹脂和磁性短切纖維的樹脂組合物形成的粘結劑，并在磁場作用下，使所述粘結劑中的磁性短切纖維豎起以使得所述磁性短切纖維與所述金屬層之間的夾角大于0°，將預浸纖維布與金屬層層疊，使金屬層上具有粘結劑的表面朝向預浸纖維布，然后進行熱壓使預浸纖維布和金屬層結合為一體，得到所述纖維金屬層合板。根據本專利技術的纖維金屬層合板，其金屬層與纖維布之間的結合力強。本專利技術的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。具體實施方式以下對本專利技術的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本專利技術，并不用于限制本專利技術。本專利技術提供的纖維金屬層合板包括依次層疊的金屬層、樹脂粘結層和纖維層，所述樹脂粘結層和纖維層之間還具有磁性短切纖維，且所述磁性短切纖維與所述纖維層之間的夾角為大于0°。優選地，所述磁性短切纖維與所述纖維層之間的夾角為30-90°；更優選為45°-90°，進一步優選為65°-90°，特別優選為90°，即所述磁性短切纖維與所述纖維層垂直。根據本專利技術，為進一步提高金屬層與纖維布之間的結合力，優選所述磁性短切纖維的長度為20μm-2mm；更優選所述磁性短切纖維的長度為25μm-1mm另外，在本專利技術中，所述磁性短切纖維的直徑可以在較大范圍內變動，優選情況下，所述磁性短切纖維的截面直徑為0.25-20μm，更優選為1-10μm。在本專利技術中，優選所述磁性短切纖維為磁性玻璃纖維、磁性碳纖維和磁性芳綸纖維中一種或多種。作為本專利技術的磁性短切纖維可以通過商購獲得，例如磁性玻璃纖維可以購于江陰市安利維紡織有限公司。另外，也可以在玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維的表面沉積包裹一層磁性物質(例如鐵氧體)來制備。根據本專利技術，優選所述磁性短切纖維表面包覆有硅烷偶聯劑。通過在所述磁性短切纖維表面包覆有硅烷偶聯劑，具有能和纖維表面化學結合的反應基團，可以在纖維和預浸樹脂間起來橋梁作用的效果，從而能夠進一步提高層間結合力。在所述磁性短切纖維表面包覆硅烷偶聯劑的方法可以為本領域所公知的方法，例如將硅烷偶聯劑與分散劑和溶劑混合后的溶液噴灑在所述磁性短切纖維的表面后干燥。作為所述硅烷偶聯劑可以為本領域所常用的各種硅烷偶聯劑。優選地，所述硅烷偶聯劑為氨基硅烷、環氧基硅烷、硫基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、乙烯基硅烷、脲基硅烷和異氰酸酯基硅烷中的一種或多種。優選地，所述硅烷偶聯劑為氨基硅烷和環氧基硅烷中的一種或多種。作為所述分散劑可以為本領域所常用的各種分散劑，優選為水玻璃、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺、古爾膠、脂肪族聚乙二醇酯和改性聚烷氧化物中的一種或多種。作為所述溶劑只要能夠很好地將所述硅烷偶聯劑和分散劑溶劑即可，例如可以為乙醇、二甲苯、正丁醇、乙二醇丁醚、乙酸丁酯、異丙醇、環己酮和甲基異丁基酮中的一種或多種。對于硅烷偶聯劑、分散劑和溶劑的混合質量比例優選為1：0.5-5：50-200；特別優選為＝1：3：100。在本專利技術中，對于所述纖維層沒有特殊限制，其材質可以為常規的各種，例如，具體地，所述纖維層可以為玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維中的一種或多種編織而成的纖維布。本專利技術中，對于上述纖維層的單位面積質量沒有特殊限制，具體可以在較大范圍內變動，優選情況下，所述纖維層的單位面積質量為50-650g/cm2，優選為150-300g/cm2。上述樹脂粘結層可以為由含有熱固化性粘結劑樹脂及短切纖維的樹脂組合物固化而得到層。作為所述熱固化性粘結劑樹脂優選為丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂、苯丙噁嗪樹脂、酚醛樹脂、尿素樹脂和三聚氰胺樹脂中一種或多種。優選為環氧樹脂。優選地，所述樹脂組合物還含有活性稀釋劑。更優選地，相對于100重量份的固化性粘結劑樹脂，含有10-55重量份的所述活性稀釋劑；更優選地，相對于100重量份的固化性粘結劑樹脂，含有13-53重量份的所述活性稀釋劑。作為上述所述活性稀釋劑優選為丙烯基縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、乙二醇雙縮水甘油醚、間苯二酚雙縮水甘油醚、己二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚和烷基多縮水甘油醚中的一種或多種。從降低粘度效果更優，對纖維預浸效果更好的方面來考慮，更優選所述活性稀釋劑為丁基縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚和烷基多縮水甘油醚中的一種或多種。具體地，作為所述活性稀釋劑可以使用江蘇三木集團有限公司的型號為SM678的活性稀釋劑(成分為新戊二醇二縮水甘油醚)。根據本專利技術，優選地，所述樹脂組合物本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種纖維金屬層合板，其特征在于，該纖維金屬層合板包括依次層疊的金屬層、樹脂粘結層和纖維層，所述樹脂粘結層和纖維層之間還具有磁性短切纖維，且所述磁性短切纖維與所述纖維層之間的夾角大于0°。

【技術特征摘要】
1.一種纖維金屬層合板，其特征在于，該纖維金屬層合板包括依次層疊的金屬層、樹脂粘結層和纖維層，所述樹脂粘結層和纖維層之間還具有磁性短切纖維，且所述磁性短切纖維與所述纖維層之間的夾角大于0°。2.根據權利要求1所述的預浸纖維布，其中，所述磁性短切纖維與所述纖維布之間的夾角為30-90°。3.根據權利要求1所述的纖維金屬層合板，其中，所述磁性短切纖維的長度為20μm-2mm；優選地，所述磁性短切纖維的長度為25μm-1mm；更優選地，所述磁性短切纖維的截面直徑為0.5-20μm；進一步優選地，所述磁性短切纖維的截面直徑為1-10μm。4.根據權利要求1-3中任意一項所述的纖維金屬層合板，其中，所述磁性短切纖維選自磁性玻璃纖維、磁性碳纖維和磁性芳綸纖維中的一種或多種。5.根據權利要求1-3中任意一項所述的纖維金屬層合板，其中，所述纖維層為玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維中的一種或多種編織而成的纖維布；優選地，所述纖維層的單位面積質量為50-650g/cm2。6.根據權利要求1-3中任意一項所述的纖維金屬層合板，其中，樹脂粘結層為由含有熱固化性粘結劑樹脂及磁性短切纖維的樹脂組合物固化而得到層；優選地，所述樹脂粘結層的厚度為0.02-0.5mm。7.根據權利要求1-3中任意一項所述的纖維金屬層合板，其中，所述金屬層選自鋁合金板、鈦合金板和鋼板中的一種，所述金屬層的厚度為0.1-3mm。8.根據權利要求1-3中任意一項所述的纖維金屬層合板，其中，所述磁性短切纖維表面包覆有硅烷偶聯劑。9.一種纖維金屬層合板的制備方法，其特征在于，該方法包括：在金屬層的表面涂布由含有熱固化性粘結劑樹脂和磁性短切纖維的樹脂組合物形成的粘結劑，并在磁場作用下，使所述粘結劑中的磁性短切纖維豎起以使得所述磁性短切纖維與所述金屬層之間的夾角大于0°，將預浸纖維布與金屬層層疊，使金屬層上具有粘結劑的表面朝向預浸纖維布，然后進行熱壓使預浸纖維布和金屬層結合為一體。10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述磁性短切纖維與所述金屬層之間的夾角為30-90°。11.根據權利要求9或10所述的方法，其中，相對于100重量份的固化性粘結劑樹脂，含有5-50重量份的所述磁性短切纖維；優選地，相對于100重量份的固化性粘結劑樹脂，含有8-38重量份的所述磁性短切纖維。12.根據權利要求9-11中任意一項所述的方法，其中，所述樹脂組合物還含有活性稀釋劑，相對于100重量份的固化性粘結劑樹脂，含有10-55重量份的所述活性稀釋劑；優選地，相對于100重量份的固化性粘結劑樹脂，含有13-53重量份的所述活性稀釋劑；更優選地，所述活性稀釋劑為丙烯基縮水甘油醚、丁基縮水甘...

【專利技術屬性】
技術研發人員：毛定文，崔靜娜，羅文海，
申請(專利權)人：比亞迪股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44