一種連續纖維增強金屬層壓複合材料板及其製作方法
2023-05-27 11:13:46 2
一種連續纖維增強金屬層壓複合材料板及其製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種連續纖維增強金屬層壓複合材料板及其製作方法，由包含金屬薄板和連續玻纖增強聚丙烯預浸帶的材料交替組成，所述的屬薄板和連續玻纖增強聚丙烯預浸帶之間經膠粘薄膜連接，製作方法包括預浸帶製備、金屬薄板預處理、鋪層、預熱、冷壓工藝。與現有技術相比，本發明具有韌性更好，強度高，彈性模量高，且可回收利用等優點。
【專利說明】一種連續纖維增強金屬層壓複合材料板及其製作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於複合材料製備領域，尤其是涉及一種連續纖維增強金屬層壓複合材料板及其製作方法。
【背景技術】
[0002]玻纖增強複合材料是以聚合物為基體，以玻璃纖維為增強體而製成的複合材料，它綜合了聚合物和玻纖的性能，製成的產品具有比強度高、質輕、抗疲勞、耐腐蝕、隔熱等優點。隨著社會的發展，人們漸漸的發現玻纖增強複合材料存在易老化、阻燃性差、耐熱性差、不可修復，連接較複雜等缺點，於是開發了玻纖增強金屬層壓複合材料。玻纖增強金屬層壓複合材料由玻纖增強樹脂和金屬交替排列層壓而成，其綜合了金屬和聚合物的性能，具有比強度高、剛性大、韌性好、易連接加工等優點。目前玻纖增強金屬層壓複合材料主要是由玻纖增強熱固性樹脂和金屬層壓而成，但是該複合材料生產較複雜，成本較高，且不可回收利用，很大程度上限制其發展，因此發展玻纖增強熱塑性樹脂和金屬層壓複合材料具有較好的市場前景，不過由於熱塑性樹脂高溫粘度大，表面極性較弱，與金屬的結合強度較低，目前針對該種複合材料的研究較少，基於此，本發明提供了一種連續玻纖增強熱塑性樹脂與金屬層壓的複合材料，該複合材料不僅強度更高，韌性更好，而且加工簡單，成本較低，且可回收利用。
【發明內容】
[0003]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種韌性更好，強度高，彈性模量高，且可回收利用的連續纖維增強金屬層壓複合材料板及其製作方法。
[0004]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0005]一種連續纖維增強金屬層壓複合材料板，由包含金屬薄板和連續玻纖增強聚丙烯預浸帶的材料交替組成，所述的屬薄板和連續玻纖增強聚丙烯預浸帶之間經膠粘薄膜連接。
[0006]一種連續纖維增強金屬層壓複合材料板的製作方法，包括以下步驟:
[0007](I)預浸帶製備:將排布好的連續玻纖浸潰聚丙烯製備得到厚度在0.15-0.3mm的連續玻纖增強聚丙烯預浸帶；
[0008](2)金屬薄板預處理:對金屬薄板粘結面進行機械處理以提高其表面粗糙度，再用有機溶劑對金屬薄板進行脫脂，最後用偶聯劑對薄板進行處理；
[0009](3)鋪層:將處理好的金屬薄板和連續玻纖增強聚丙烯預浸帶進行交替鋪層，其中金屬薄板和預浸帶之間加一層膠粘薄膜以提高金屬薄板和預浸帶之間的粘結力；
[0010](4)預熱:將鋪好層的材料放到烘箱中進行預熱；
[0011](5)冷壓:將預熱好的材料移到冷模中進行冷壓成型，即得到連續纖維增強金屬層壓複合材料板。
[0012]步驟(I)中所述的連續玻纖增強聚丙烯預浸帶為:在200-240°C下將熔融的聚丙烯樹脂塗覆到排布均勻的連續玻纖上面，然後經滾壓製成。
[0013]步驟(I)中所述的連續玻纖增強聚丙烯預浸帶中玻纖質量含量在40% -65%之間。
[0014]步驟(2)中所述的金屬薄板為鈦合金、鋁合金中的一種，厚度為0.1-0.3mm ;所述的機械處理為銼刀打磨、砂紙打磨或砂輪打磨中的一種。
[0015]步驟(2)中所述的有機溶劑為丙酮、碳酸鈉、磷酸鈉中的一種。
[0016]步驟(2)中所述的偶聯劑為矽烷偶聯劑，優選乙烯基三矽烷或Y-丙基三甲氧基矽烷。
[0017]步驟(3)中所述的膠粘薄膜為聚丙烯基膠粘薄膜，厚度為0.08mm。
[0018]步驟(3)中金屬薄板和連續玻纖增強聚丙烯預浸帶的鋪層方向採用為0°和90°兩個方向交替鋪設。
[0019]步驟(4)中預熱的溫度為170-190°C，預熱時間為10_30min，冷壓的壓力為
2-6MPa，冷壓時間為 0.5-3min。
[0020]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0021]1.本發明將輕質的金屬和高強度的連續玻纖增強聚丙烯材料相結合，該複合材料不僅具有金屬易連接加工的特點，還具有玻纖增強聚丙烯輕質高強的特性，與金屬相比密度更低，與玻璃鋼相比韌性更好，強度高，彈性模量高，且可回收利用，環保無汙染；
[0022]2.本發明的連續玻纖增強金屬層壓複合材料密度在1.8-2.4g/cm3之間，拉伸強度大於180MPa,拉伸模量大於14GPa,彎曲強度大於190MPa,彎曲模量大於15GPa ；
[0023]3.連續纖維增強金屬層壓複合材料不僅可以製作成平板，還可以根據產品需求，用帶有型面的模具製備具有一定形狀的製品。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為實施例1中本發明的結構示意圖；
[0025]其中I為鋁合金薄板、2為聚丙烯基膠粘薄膜、3為連續玻纖增強聚丙烯板。【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和具體實施例對本發明進一步說明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
[0027]實施例1
[0028]如圖1所示，本發明為一種九層結構的連續玻纖增強鋁合金層壓複合材料板，其由三層鋁合金薄板1、二層連續玻纖增強聚丙烯板3、四層聚丙烯基膠粘薄膜2組成，其中鋁合金薄板I和連續纖維增強聚丙烯預浸帶交替3排列，且鋁合金和預浸帶之間有一層厚度為0.08mm厚的聚丙烯基膠粘薄膜2。
[0029]其製作方法為:
[0030](I)預浸帶製備:在200°C下將熔融的聚丙烯樹脂塗覆到排布均勻的連續玻纖上面，然後再滾壓製備得到厚度在0.15mm，玻纖質量含量在65%的連續玻纖增強聚丙烯單向預浸帶；
[0031](2)金屬薄板預處理:對0.1mm厚的鋁合金金屬薄板粘結面進行銼刀打磨處理以提高其表面粗糙度，再用碳酸鈉對鋁合金薄板進行脫脂，最後用乙烯基三乙氧基矽烷對鋁合金進行處理；
[0032](3)鋪層:將準備好的鋁合金薄板和連續玻纖增強聚丙烯預浸帶進行交替鋪層，其中預浸帶為0°方向，其中鋁合金薄板和預浸帶之間加一層0.08mm厚的聚丙烯基膠粘薄膜以提高鈦合金和預浸帶之間的粘結力；
[0033](4)預熱:將鋪好層的材料放到烘箱中，在170°C預熱IOmin ；
[0034](5)冷壓:將預熱好的材料移到冷模中，在2MPa下冷壓0.5min,得到厚度為0.8mm
的連續玻纖增強鋁合金層壓複合材料。
[0035]將實例I所壓連續纖維增強鋁合金層壓複合材料按照國標進行了性能測試，其結
果如下表所示:
[0036]
【權利要求】
1.一種連續纖維增強金屬層壓複合材料板，其特徵在於，該複合材料板由包含金屬薄板和連續玻纖增強聚丙烯預浸帶的材料交替組成，所述的屬薄板和連續玻纖增強聚丙烯預浸帶之間經膠粘薄膜連接。
2.一種連續纖維增強金屬層壓複合材料板的製作方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟； (1)預浸帶製備:將排布好的連續玻纖浸潰聚丙烯製備得到厚度在0.15-0.3mm的連續玻纖增強聚丙烯預浸帶； (2)金屬薄板預處理:對金屬薄板粘結面進行機械處理以提高其表面粗糙度，再用有機溶劑對金屬薄板進行脫脂，最後用偶聯劑對薄板進行處理； (3)鋪層:將處理好的金屬薄板和連續玻纖增強聚丙烯預浸帶進行交替鋪層，其中金屬薄板和預浸帶之間加一層膠粘薄膜以提高金屬薄板和預浸帶之間的粘結力； (4)預熱:將鋪好層的材料放到烘箱中進行預熱； (5)冷壓:將預熱好的材料移到冷模中進行冷壓成型，即得到連續纖維增強金屬層壓複合材料板。
3.如權利要求2所述連續纖維增強金屬層壓複合材料板的製作方法，其特徵在於，步驟(I)中所述的連續玻纖增強聚丙烯預浸帶為:在200-240°C下將熔融的聚丙烯樹脂塗覆到排布均勻的連續玻纖上面，然後經滾壓製成。
4.如權利要求2所述連續纖維增強金屬層壓複合材料板的製作方法，其特徵在於，步驟(I)中所述的連續玻纖增強聚丙烯預浸帶中玻纖質量含量在40%-65%之間。
5.如權利要求2所述連續纖維增強金屬層壓複合材料板的製作方法，其特徵在於，步驟(2)中所述的金屬薄板為鈦合金、鋁合金中的一種，厚度為0.1-0.3mm ;所述的機械處理為銼刀打磨、砂紙打磨或砂輪打磨中的一種。
6.如權利要求2所述連續纖維增強金屬層壓複合材料板的製作方法，其特徵在於，步驟(2)中所述的有機溶劑為丙酮、碳酸鈉、磷酸鈉中的一種。
7.如權利要求2所述連續纖維增強金屬層壓複合材料板的製作方法，其特徵在於，步驟(2)中所述的偶聯劑為矽烷偶聯劑，優選乙烯基三矽烷或Y-丙基三甲氧基矽烷。
8.如權利要求2所述連續纖維增強金屬層壓複合材料板的製作方法，其特徵在於，步驟(3)中所述的膠粘薄膜為聚丙烯基膠粘薄膜，厚度為0.08mm。
9.如權利要求2所述連續纖維增強金屬層壓複合材料板的製作方法，其特徵在於，步驟(3)中金屬薄板和連續玻纖增強聚丙烯預浸帶的鋪層方向採用為0°和90°兩個方向交替鋪設。
10.如權利要求2所述連續纖維增強金屬層壓複合材料板的製作方法，其特徵在於，步驟⑷中預熱的溫度為170-190°C，預熱時間為10-30min，冷壓的壓力為2_6MPa，冷壓時間為 0.5_3min。
【文檔編號】B32B27/04GK103847165SQ201210509518
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月3日 優先權日:2012年12月3日
【發明者】曹凱 申請人:合肥傑事傑新材料股份有限公司