CN104553157B - 一种复合层压板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种复合层压板及其制备方法，该复合板从上到下依次包括上表层、芯层、下表层，芯层的上下表面分别与上表层和下表层连接。本发明使得连续纤维增强热塑性复合板材具有更广阔的应用空间，并且通过无纺布的添加，阻止了阳光、雨水等对连续纤维增强热塑性复合板材内部的侵蚀，增强了复合材料的抗老化性能。

Description

一种复合层压板及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种复合层压板及其制备方法。
背景技术
目前，用连续纤维增强热塑性预浸带压制板材的工艺已经比较成熟，而且由于板材的力学性能比较优越，在很多的领域得到了应用。但是由于受材料本身属性的限制，制作出来的板材颜色比较单一，虽然现在可以应用染过颜色的连续纤维增强热塑性预浸带来直接压制需要颜色的板材，但是压制出来的板材由于里面含有玻纤，玻纤的颜色会影响到板材表面颜色的均一性。而且完全用染色的连续纤维增强热塑性预浸带来压制不但会增加板材的成本，而且因染料的影响大大降低了材料的力学性能。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种复合层压板及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种复合层压板，从上到下依次包括上表层、芯层、下表层，其中芯层的上下表面分别与上表层和下表层连接。
所述的复合层压板的厚度为1mm～100mm。
所述的上/下表层为无纺布；
优选的，所述的无纺布为染色的无纺布。
所述的无纺布选自涤纶（PET）无纺布、丙纶无纺布、锦纶无纺布或氯纶无纺布；无纺布的克重为30g/m2～200g/m2。
所述的芯层为连续纤维增强热塑性塑料预浸带层；其中所述的连续纤维选自金属纤维、有机纤维或无机纤维；所述的热塑性塑料选自聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或聚苯乙烯；
优选的所述的芯层中与上/下表层接触的连续纤维增强热塑性预浸带的颜色与上/下表层的颜色一致。这样不会因树脂透过无纺布，而稀释无纺布的颜色。
所述的上/下表层材料的熔融温度高于芯层材料的熔融温度，使上/下表层颜色能充分遮盖芯层的颜色。
一种上述复合层压板的加工方法，包括以下步骤：
（1）首先在热压机上放置一张无纺布作为下表层，然后在无纺布上铺放若干层连续纤维增强热塑性塑料预浸带作为芯层，再在芯层上面铺放一层无纺布作为上表层；
（2）将步骤（1）中铺放好的材料放入热压机中热压，热压完成后放入冷压机中冷压定形；
（3）冷压完成后取出，得到表面颜色均一的复合层压板。
所述的步骤（1）中芯层中的连续纤维增强热塑性塑料预浸带相邻两层间按照预浸带中纤维的排布方向以0°/90°进行铺放。
所述的步骤（1）中铺叠材料的总厚度为1.5-100.5mm。
所述的步骤（2）中，热压温度为150℃-230℃，热压压力1-6MPa，热压时间10-60min；冷压压力1.5-7MPa，冷压时间10-40min，冷压机冷却方式冷压板中通水。
所述的步骤（2）中复合层压板的厚度比步骤（2）中热压前铺叠材料的厚度小0.5mm。
本发明制作得到的连续纤维增强热塑性板材相比于传统方法制作出来的板材表面具有颜色均一，耐老化能力强的优点。
和现有技术相比，本发明的有益效果是：现有技术通过向连续纤维增强热塑性树脂预浸带中添加色粉对预浸带染色，因纤维含量提高，为保证较好的颜色，需添加更多的色粉，而色粉的添加阻隔住树脂与纤维的界面结合，造成力学性能低下，并且染色后颜色不均一，时有露出纤维的情况。通过在复合层压板最外层加入带颜色无纺布，有效遮挡了复合材料中纤维的颜色。并且保证了板材的力学性能。
附图说明
图1为本发明实施例中无纺布和连续纤维增强热塑性预浸带铺列示意图；
图2为本发明实施例中无纺布表面示意图。
图3为本发明实施例中连续纤维增强热塑性预浸带表面示意图。
图1中1、4为铺列的表面无纺布层，2、3为铺列的，层间铺列方式为0°/90°。
附图标注：
1 上表层，
2 横向连续纤维增强热塑性预浸带层，
3 纵向连续纤维增强热塑性预浸带层，
4 下表层，
5 芯层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
图1所示一种复合层压板，从上到下包括上表层1、芯层5、下表层4，芯层5的上下表面分别与上表层1和下表层4连接。芯层5由横向连续纤维增强热塑性预浸带层2和纵向连续纤维增强热塑性预浸带层3平铺组成。连续纤维增强热塑性预浸带为连续玻璃纤维增强聚丙烯，由辽宁辽杰科技有限公司生产的TPAC连续玻纤增强聚丙烯预浸带。
无纺布可为涤纶（PET）无纺布，克重为30g/m2，无纺布的颜色为黑色。
压制的板材的厚度为1mm。
生产方法包括如下步骤：
（1）首先在热压机上放置一张克重为30g/m2的无纺布作为下表层4，然后再无纺布的上面铺列横向、纵向连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带层2,3，构成芯层5，其中横向、纵向连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带层2,3的层与层间的铺列方式0°/90°；铺列完成后再在上面铺一层无纺布构成上表面，保证铺列的总厚度约为1.5mm；
（2）将铺列好的预浸带和无纺布放入热压机中热压，加热温度185℃，热压压力1MPa，热压时间10min，热压完成后将其放入冷压机中冷压定形，冷压压力1.5MPa，冷压时间10min，冷却方式冷压板中通水；
（4）冷压完成后取出，即得到表面黑色的连续玻璃纤维增强聚丙烯复合层压板。
实施例2
图1所示一种复合层压板，从上到下包括上表层1、芯层5、下表层4，芯层5的上下表面分别与上表层1和下表层4连接。芯层5由横向连续纤维增强热塑性预浸带层2和纵向连续纤维增强热塑性预浸带层3平铺组成。连续纤维增强热塑性预浸带为连续玄武岩纤维增强聚乙烯，由辽宁辽杰科技有限公司生产的TPAC连续玄武岩纤维增强聚乙烯预浸带。
无纺布可为丙纶（PP）无纺布，克重为100g/m2，无纺布的颜色为白色。
压制的板材的厚度为10mm。
生产方法包括如下步骤：
（1）首先在热压机上放置一张克重为100g/m2的无纺布作为下表层4，然后在无纺布的上面铺列横向、纵向连续玄武岩纤维增强聚乙烯预浸带层2,3，构成芯层5，其中横向、纵向连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带层2,3的层与层间的铺列方式0°/90°；铺列完成后再在上面铺一层克重为100g/m2的无纺布构成上表面，保证铺列的总厚度约为10.5mm；
（2）将铺列好的预浸带和无纺布放入热压机中热压，加热温度150℃，热压压力4MPa，热压时间25min，热压完成后将其放入冷压机中冷压定形，冷压压力5MPa，冷压时间25min，冷却方式冷压板中通水；
（4）冷压完成后取出，即得到表面白色的连续玄武岩纤维增强聚乙烯复合层压板。
实施例3
图1所示一种复合层压板，从上到下包括上表层1、芯层5、下表层4，芯层5的上下表面分别与上表层1和下表层4连接。芯层5由横向连续纤维增强热塑性预浸带层2和纵向连续纤维增强热塑性预浸带层3平铺组成。连续纤维增强热塑性预浸带为连续玻璃纤维增强尼龙，由辽宁辽杰科技有限公司生产的TPAC连续玻纤增强尼龙6预浸带。
无纺布为涤纶（PET）无纺布，克重为200g/m2，无纺布的颜色为红色。
压制得到的复合层压板的厚度为100mm。
生产方法包括如下步骤：
（1）首先在热压机上放置一张克重为200g/m2的无纺布作为下表层4，然后再无纺布的上面铺列横向、纵向连续玻璃纤维增强尼龙预浸带层2,3，构成芯层5，其中横向、纵向连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带层2,3的层与层间的铺列方式0°/90°，其中最上层和最下层连续玻纤增强尼龙预浸带为经过染成红色。铺列完成后再在上面铺一层克重为200g/m2的无纺布构成上表面，保证铺列的总厚度约为100.5mm；
（2）将铺列好的预浸带和无纺布放入热压机中热压，加热温度230℃，热压压力6MPa，热压时间60min，热压完成后将其放入冷压机中冷压定形，冷压压力7MPa，冷压时间40min，冷却方式冷压板中通水；
（4）冷压完成后取出，即得到表面红色的连续玻璃纤维增强尼龙复合层压板。
实施例4
图1所示一种复合层压板，从上到下包括上表层1、芯层5、下表层4，芯层5的上下表面分别与上表层1和下表层4连接。芯层5由横向连续纤维增强热塑性预浸带层2和纵向连续纤维增强热塑性预浸带层3平铺组成。连续纤维增强热塑性预浸带为连续碳纤维增强聚丙烯，由辽宁辽杰科技有限公生产的TPAC连续碳纤增强聚丙烯预浸带。
无纺布可为涤纶（PET）无纺布，克重为150g/m2，无纺布的颜色为蓝色。
压制的板材的厚度为8mm。
生产方法包括如下步骤：
（1）首先在热压机上放置一张克重为150g/m2的无纺布作为下表层4，然后再无纺布的上面铺列横向、纵向连续碳纤维增强聚丙烯预浸带层2,3，构成芯层5，其中横向、纵向连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带层2,3的层与层间的铺列方式0°/90°；并且最上层和最下层预浸带为经过染色的蓝色预浸带。铺列完成后再在上面铺一层克重为150g/m2的无纺布构成上表面，保证铺列的总厚度约为8.5mm；
（2）将铺列好的预浸带和无纺布放入热压机中热压，加热温度200℃，热压压力4MPa，热压时间30min，热压完成后将其放入冷压机中冷压定形，冷压压力5MPa，冷压时间25min，冷却方式冷压板中通水；
（4）冷压完成后取出，即得到表面蓝色的连续碳纤维增强聚丙烯复合层压板。
实施例5
图1所示一种复合层压板，从上到下包括上表层1、芯层5、下表层4，芯层5的上下表面分别与上表层1和下表层4连接。芯层5由横向连续纤维增强热塑性预浸带层2和纵向连续纤维增强热塑性预浸带层3平铺组成。连续纤维增强热塑性片材为连续玻璃纤维增强聚乙烯，由辽宁辽杰科技有限公司生产的TPAC连续玻纤增强聚乙烯预浸带。
无纺布可为氯纶（PVC）无纺布，克重为80g/m2，无纺布的颜色为黑色。
压制的板材的厚度为12mm。
生产方法包括如下步骤：
（1）首先在热压机上放置一张克重为80g/m2的无纺布作为下表层4，然后再无纺布的上面铺列横向、纵向连续玻璃纤维增强聚乙烯预浸带层2,3，构成芯层5，其中横向、纵向连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带层2,3的层与层间的铺列方式0°/90°，并且最上层和最下层预浸带为经过染色的黑色预浸带。铺列完成后再在上面铺一层克重为80g/m2的无纺布构成上表面，保证铺列的总厚度约为12.5mm；
（2）将铺列好的片材和无纺布放入热压机中热压，加热温度170℃，热压压力3MPa，热压时间20min，热压完成后将其放入冷压机中冷压定形，冷压压力3.5MPa，冷压时间15min，冷却方式冷压板中通水；
（4）冷压完成后取出，即得到表面黑色的连续玻璃纤维增强聚乙烯复合层压板。
对实施例中的产品进行性能测试，测试结果如表1
表1
弯曲强度 拉伸强度 冲击强度
单位 MPa MPa KJ/m2
实施例1 245 261 157
实施例2 212 230 171
实施例3 310 301 199
实施例4 321 384 201
实施例5 199 201 131
从表1的测试数据中可以看出，加入无纺布后力学性能没有降低。即使在复合层压板中加入两张染色的预浸带，但是因在层压板中数量较少，对力学性能几乎无影响，并且很好遮盖了纤维的颜色。保证了力学性能的前提下，做到了外观美观，色泽均一。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种复合层压板，其特征在于：从上到下依次包括上表层、芯层、下表层，芯层的上下表面分别与上表层和下表层连接；
上/下表层为无纺布；所述的无纺布为染色的无纺布，选自涤纶无纺布、丙纶无纺布、锦纶无纺布或氯纶无纺布；无纺布的克重为30g/m2～200g/m2；
所述的芯层包括若干层连续纤维增强热塑性塑料预浸带，其含有的连续纤维选自金属纤维、有机纤维或无机纤维，其含有的热塑性塑料选自聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或聚苯乙烯；
所述的芯层中与上/下表层接触的连续纤维增强热塑性预浸带的颜色与上/下表层的颜色一致；
所述的上/下表层的材料的熔融温度高于芯层的材料的熔融温度。
2.根据权利要求1所述的复合层压板，其特征在于：所述的复合层压板的厚度为1mm～100mm。
3.一种权利要求1或2所述的复合层压板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在热压机上放置一张无纺布作为下表层，然后在无纺布上铺放若干层连续纤维增强热塑性塑料预浸带作为芯层，再在芯层上面铺放一层无纺布作为上表层；
(2)将步骤(1)中铺放好的材料放入热压机中热压，热压完成后放入冷压机中冷压定形；
(3)冷压完成后取出，得到表面颜色均一的复合层压板。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中芯层中的相邻两层连续纤维增强热塑性塑料预浸带按照预浸带中纤维的排布方向以0°/90°进行铺放；
所述的步骤(1)中铺叠材料的总厚度为1.5-100.5mm。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，热压温度为150℃-230℃，热压压力1-6MPa，热压时间10-60min；冷压压力1.5-7MPa，冷压时间10-40min，冷压机冷却方式为冷压板中通水。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(3)中复合层压板的厚度比步骤(2)中热压前铺叠材料的厚度小0.5mm。
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