CN108001018B - 一种玻纤增强热固热塑复合板材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种玻纤增强热固热塑复合板材和生产设备及其制备方法，它属于复合材料领域。本发明复合板材包括玻纤增强热固性板材、连续毡层和玻纤增强热塑性板材，连续毡层设置在玻纤增强热固性板材和玻纤增强热塑性板材之间。本发明复合板材的生产设备包括传送结构、烘箱一、烘箱二、成型对辊和定型辊，玻纤增强热固性板材通过传送结构进入烘箱一，固化后的玻纤增强热固性板材表面设置一层玻纤增强热塑性板材，通过传送结构进入烘箱二，玻纤增强热塑性板材通过烘箱二加热熔融，再依次通过成型对辊和定型辊的作用。本发明还提供一种操作方便的复合板材的制备方法。本发明结构合理，性能好，安全可靠，生产设备可实现连续化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种生产设备及其制备方法，尤其是涉及一种玻纤增强热固热塑复合板材和生产设备及其制备方法，它属于复合材料领域。
背景技术
热固性树脂是一种通过分子间交联、形成网状结构的树脂体系，一旦固化完全后受热也不软化，也不能溶解的一种树脂，具有硬度高、强度好、模量大的特点。而热塑性树脂是通过分子间作用力结合在一起，具有受热软化、冷却硬化特点的一种树脂，具有优异的抗冲击性能、较低的密度以及可回收的特性。
由于热固性树脂与热塑性树脂在性能及特点上的差异，使热固性树脂包括玻纤增强热固性树脂在强度、模量要求高的领域应用广泛，而热塑性树脂包括玻纤增强热塑性树脂在抗冲击要求及减重、并需要考虑回收利用等方面的应用较多。
因此将热固性材料与热塑性材料有机结合在同一板材上，使该板材的其中一面是热固性材料另一面是热塑性材料，将同时发挥热塑热固的优点，拓展该种板材的应用范围。
但热固性树脂与热塑性树脂由于分子结构及特性上的差异较大，特别是对于聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)树脂，难以采用胶粘的方法实现热塑与热固的结合。
现有热固热塑连接的方式一般采用胶粘剂或者机械连接的方式。如果采用胶粘剂实现热固与热塑的连接，一方面热固与热塑(特别是热塑的PP或PE)材料的表面需要进行清洗、打磨、活化等的预处理，另一方面由于胶粘剂本身的性能与需要结合的热固和热塑材料特性不同，因此容易出现脱胶或者胶层失效的情况。
而采用机械连接方式则容易在机械连接处产生应力集中，从而导致结合后的材料无法承受较高的外力作用，容易产生材料破坏。
公开日为2009年11月04日，公开号为101570067的中国专利中，公开了一种名称为“热塑性材料与热固性复合材料结合的方法”的发明专利。该专利选定热塑性材料并对其预以裁切;然后将裁切后的热塑性材料放入加工模具内；再将热固性复合材料放于模具内的热塑性材料之上，对放入模具内的热固性复合材料与热塑性材料加温加压；最后开模取出表面具有热塑性材料的产品，上述方法可使热塑性材料与热固性复合材料良好的结合，以使产品具有肉厚薄且具有高强度的特性，提高产品的竞争力，但是结合处易产生应力集中，从而导致结合后的材料无法承受较高的外力作用，容易产生材料破坏，故其还是存在上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，通过在玻纤增强热固性板材和玻纤增强热塑性板材之间设置连续毡层实现热固与热塑的结合，性能好，安全可靠，生产设备可实现连续化生产，操作方便的玻纤增强热固热塑复合板材和生产设备及其制备方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该玻纤增强热固热塑复合板材，包括玻纤增强热固性板材、连续毡层和玻纤增强热塑性板材，其特征在于： 所述连续毡层设置在玻纤增强热固性板材和玻纤增强热塑性板材之间，该连续毡层内设置有热固性树脂和热塑性树脂，且热固性树脂和热塑性树脂在连续毡层内部形成互穿网络状结构, 连续毡层为热固性树脂与热塑性树脂的界面层；通过连续毡层，实现热固板材与热塑板材的结合，互穿网络状咬合，强度高，不易被破坏，也不需要复杂的预处理，满足使用需求。
作为优选，本发明所述玻纤增强热塑性板材包括短纤维增强热塑性板材、长纤维增强热塑性板材和连续纤维增强热塑性板材；根据实际情况进行选择。
本发明还提供一种玻纤增强热固热塑复合板材的生产设备，采用玻纤增强热固热塑复合板材，其特征在于：包括传送结构、烘箱一、烘箱二、成型对辊和定型辊，所述玻纤增强热固性板材上设置一层未加任何树脂的的连续毡，该玻纤增强热固性板材通过传送结构进入烘箱一，玻纤增强热固性板材和连续毡中的树脂固化后形成一面含有固化树脂的过渡态连续毡，固化后的玻纤增强热固性板材表面设置一层玻纤增强热塑性板材，通过传送结构进入烘箱二，玻纤增强热塑性板材通过烘箱二加热熔融，再依次通过成型对辊和定型辊的作用；安全可靠，生产设备可实现连续化生产。
作为优选，本发明所述传送结构采用传送带或传送辊；用于传送。
作为优选，本发明所述玻纤增强热固性板材采用含有不饱和聚酯树脂或环氧树脂单体的玻璃纤维织物或其他玻纤制品。
本发明还提供一种玻纤增强热固热塑复合板材的制备方法，采用玻纤增强热固热塑复合板材的生产设备，其特征在于：步骤如下：将玻纤增强热固性板材一面覆盖一层未加任何树脂的连续毡后，通过传送结构进入烘箱一中，通过加热方式引发不饱和聚酯或环氧树脂固化，在固化的同时一部分树脂通过毛细管作用从玻纤增强热固性板材中进入连续毡，待玻纤增强热固性板材和连续毡中的树脂固化后，连续毡部分形成一种一面含有固化树脂的过渡态连续毡；之后在已经固化后的玻纤增强热固性板材表面覆盖一层玻纤增强热塑性板材，并通过传送结构将其进入烘箱二中，玻纤增强热塑性板材在烘箱二内加热熔融并在成型对辊的作用下部分熔融的热塑性树脂进入连续毡中，并形成热固、热塑树脂在连续毡内部有互穿网状结构的连续毡层，最后通过定型辊的作用下实现产品冷却、定型，形成最终产品。
作为优选，本发明所述玻纤增强热固性板材的厚度为0.5mm—10mm；玻纤增强热塑性板材的厚度为0.4mm—6mm。
作为优选，本发明所述连续毡克重为100g/㎡—1000g/㎡。
作为优选，本发明所述烘箱一的温度范围为50℃—150℃；烘箱二的温度范围为180℃—250℃。
作为优选，本发明所述成型辊的压力范围为0.1MPa—10MPa，温度范围为80℃—180℃；定型辊的压力范围为0.1MPa—5MPa，温度范围为10℃—80℃。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：结构设计合理，性能好，安全可靠，生产设备可实现连续化生产，操作方便，利用玻纤连续毡为界面，通过连续毡一面与热固性树脂浸渍，另一面与热塑性树脂浸渍，从而形成一个从热固到热塑的界面渐变层，实现热固与热塑板材的结合，由于该种结合是一种热固、热塑互穿网络状咬合，因此结合强度高，不易被破坏，也不需要复杂的预处理。
附图说明
图1是本发明实施例的玻纤增强热固与玻纤增强热塑板材结构示意图。
图2是本发明实施例玻纤增强热固热塑复合板材的生产设备及其制备过程简图。
图中：玻纤增强热固性板材1、连续毡2，玻纤增强热塑性板材3，过渡态连续毡21，连续毡层22，传送结构51，烘箱一52，烘箱二53，成型对辊54，定型辊55。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例
参见图1至图2，玻纤增强热固热塑复合板材包括玻纤增强热固性板材1、连续毡层22和玻纤增强热塑性板材3，连续毡层22设置在玻纤增强热固性板材1和玻纤增强热塑性板材3之间，该连续毡层22内设置有热固性树脂和热塑性树脂，且热固性树脂和热塑性树脂在连续毡层22内部形成互穿网络状结构, 连续毡层22为热固性树脂与热塑性树脂的界面层。
本实施例的玻纤增强热塑性板材3包括短纤维增强热塑性板材、长纤维增强热塑性板材和连续纤维增强热塑性板材。
本实施例的玻纤增强热固热塑复合板材的生产设备包括传送结构51、烘箱一52、烘箱二53、成型对辊54和定型辊55，玻纤增强热固性板材1上设置一层未加任何树脂的的连续毡2，该玻纤增强热固性板材1通过传送结构51进入烘箱一52，玻纤增强热固性板材1和连续毡中的树脂固化后形成一面含有固化树脂的过渡态连续毡21，固化后的玻纤增强热固性板材1表面设置一层玻纤增强热塑性板材3，通过传送结构51进入烘箱二53，玻纤增强热塑性板材3通过烘箱二53加热熔融，再依次通过成型对辊54和定型辊55的作用。
本实施例的传送结构51采用传送带或传送辊。
本实施例的玻纤增强热固性板材1采用含有不饱和聚酯树脂或环氧树脂单体的玻璃纤维织物或其他玻纤制品；其中不饱和聚酯或环氧树脂中已添加引发剂等物质，可以在加热情况下引发聚合反应，最终形成固化的板材。
本实施例的玻纤增强热固热塑复合板材的制备过程如下：将玻纤增强热固性板材1一面覆盖一层未加任何树脂的连续毡2后，通过传送结构51进入烘箱一52中，通过加热方式引发不饱和聚酯或环氧树脂固化，在固化的同时一部分树脂通过毛细管作用从玻纤增强热固性板材1中进入连续毡，待玻纤增强热固性板材1和连续毡中的树脂固化后，连续毡部分形成一种一面含有固化树脂的过渡态连续毡21；之后在已经固化后的玻纤增强热固性板材1表面覆盖一层玻纤增强热塑性板材3，并通过传送结构51将其进入烘箱二53中，玻纤增强热塑性板材3在烘箱二53内加热熔融并在成型对辊54的作用下部分熔融的热塑性树脂进入连续毡21中，并形成热固、热塑树脂在连续毡内部有互穿网状结构的连续毡层22，最后通过定型辊55的作用下实现产品冷却、定型，形成最终产品。
本实施例的玻纤增强热固性板材1的厚度为0.5mm—10mm；玻纤增强热塑性板材3的厚度为0.4mm—6mm。
本实施例的连续毡克重为100g/㎡—1000g/㎡。
本实施例的烘箱一52的温度范围为50℃—150℃；烘箱二53的温度范围为180℃—250℃。
本实施例的成型辊54的压力范围为0.1MPa—10MPa，温度范围为80℃—180℃；定型辊55的压力范围为0.1MPa—5MPa，温度范围为10℃—80℃。
本实施例通过在热固性板材成型过程中在其表面添加一层连续毡，并利用表面富集的热固性树脂实现对连续毡的部分浸渍，待热固板材完成固化后作为热塑板材压制的基板，通过加热熔融热塑性板材中的热塑性树脂并实现热塑性树脂对连续毡的浸渍，最终在连续毡处形成一个热固热塑相互融合的界面，实现热固板材与热塑板材的有机结合，并通过设计的生产设备实现连续化生产。
热固性树脂通过毛细管作用，使玻纤织物中的热固性树脂单体进入连续毡中，并通过加热固化的作用实现玻纤织物增强热固性板材体系与连续纤维毡的结合。
热塑性树脂通过毛细管作用以及外界压力的作用下，进入连续纤维毡中，并实现在连续纤维毡内部的热固、热塑的互穿网络的形成，从而达到热固和热塑通过连续纤维毡作为界面的相互结合并形成一个整体。
可以实现玻纤增强不饱和聚酯树脂与玻纤增强PP或PE板材的结合，或实现玻纤增强环氧树脂与玻纤增强PP或PE板材的结合。
本实施例通过设置一层纤维连续毡为过渡层实现热固与热塑的结合，从而避免机械连接导致连接部位应力集中而破坏，也可以避免采用胶粘剂而增加复杂的预处理工序。
通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种玻纤增强热固热塑复合板材的制备方法，包括玻纤增强热固热塑复合板材和玻纤增强热固热塑复合板材的生产设备，所述玻纤增强热固热塑复合板材包括玻纤增强热固性板材、连续毡层和玻纤增强热塑性板材，连续毡层设置在玻纤增强热固性板材和玻纤增强热塑性板材之间，该连续毡层内设置有热固性树脂和热塑性树脂，且热固性树脂和热塑性树脂在连续毡层内部形成互穿网络状结构, 连续毡层为热固性树脂与热塑性树脂的界面层；玻纤增强热固热塑复合板材的生产设备包括传送结构、烘箱一、烘箱二、成型对辊和定型辊，所述玻纤增强热固性板材上设置一层未加任何树脂的连续毡，该玻纤增强热固性板材通过传送结构进入烘箱一，玻纤增强热固性板材和连续毡中的树脂固化后形成一面含有固化树脂的过渡态连续毡，固化后的玻纤增强热固性板材表面设置一层玻纤增强热塑性板材，通过传送结构进入烘箱二，玻纤增强热塑性板材通过烘箱二加热熔融，再依次通过成型对辊和定型辊的作用，其特征在于：步骤如下：将玻纤增强热固性板材一面覆盖一层未加任何树脂的连续毡后，通过传送结构进入烘箱一中，通过加热方式引发不饱和聚酯或环氧树脂固化，在固化的同时一部分树脂通过毛细管作用从玻纤增强热固性板材中进入连续毡，待玻纤增强热固性板材和连续毡中的树脂固化后，连续毡部分形成一种一面含有固化树脂的过渡态连续毡；之后在已经固化后的玻纤增强热固性板材表面覆盖一层玻纤增强热塑性板材，并通过传送结构将其进入烘箱二中，玻纤增强热塑性板材在烘箱二内加热熔融并在成型对辊的作用下部分熔融的热塑性树脂进入连续毡中，并形成热固、热塑树脂在连续毡内部有互穿网状结构的连续毡层，最后通过定型辊的作用下实现产品冷却、定型，形成最终产品；所述玻纤增强热固性板材的厚度为0.5mm—10mm；玻纤增强热塑性板材的厚度为0.4mm—6mm；所述连续毡克重为100g/㎡—1000g/㎡；所述烘箱一的温度范围为50℃—150℃；烘箱二的温度范围为180℃—250℃；所述成型对辊的压力范围为0.1MPa—10MPa，温度范围为80℃—180℃；定型辊的压力范围为0.1MPa—5MPa，温度范围为10℃—80℃。
2.根据权利要求1所述的玻纤增强热固热塑复合板材的制备方法，其特征在于：所述玻纤增强热塑性板材包括短纤维增强热塑性板材、长纤维增强热塑性板材和连续纤维增强热塑性板材。
3.根据权利要求1所述的玻纤增强热固热塑复合板材的制备方法，其特征在于：所述传送结构采用传送带或传送辊。
4.根据权利要求1所述的玻纤增强热固热塑复合板材的制备方法，其特征在于：所述玻纤增强热固性板材采用含有不饱和聚酯树脂或环氧树脂单体的玻璃纤维织物。
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