一種復合板及其制備方法與流程

本發明涉及復合材料領域，具體而言，涉及一種復合板及其制備方法。

背景技術：

近年來隨著材料工程技術的突飛猛進，紡織結構增強復合材料因其比強度高、比剛度大和抗沖擊性好等優點而受到越來越多的關注，應用領域不斷擴大，從原先的軍事應用逐漸擴展到民用、交通、工業、航空航天、體育和娛樂等多個產業用領域，并在各個領域中擴展更深入。

目前，隨著增強體材料的不斷深入研究，已經由連續纖維織造而成的厚重平紋織物，逐步發展到高強度模纖維加工而成的非織造增強材料、用三維立體織造的加工方法形成的三維織物等，然而，由于利用厚重平紋織物加工二維層合板，具有工藝簡單、應用范圍廣、成本低等優勢，所以目前應用于各個行業的主流紡織結構增強復合材料還是以二維織物為主。

但是，目前，普遍的二維織物的縱向和橫向變形能力較差，使其在很多領域的應用受到了一定的限制。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種復合板，該復合板結構穩定、機械性能優良，抵抗變形能力強，具有很好的市場應用前景。

本發明的另一目的在于提供一種復合板的制備方法，該方法制備工藝簡單，并且可顯著改善所得復合材料的的機械力學性能。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現。

本發明提出一種復合板的制備方法，其包括：采用長絲股線制備廣角布；對廣角布進行多層鋪設，并進行層密封固定連接，使得鋪設的多層廣角布構成復合板的增強層；鋪設多層廣角布過程中，對多層廣角布進行旋轉錯位布置，使得相鄰兩層的廣角布的經線具有夾角度數不等于零的夾角。

本發明還提出了一種復合板，該復合板是通過上述的復合板的制備方法制備所得。

本發明實施例的復合板及其制備方法的有益效果是：本發明提供的復合板的制備方法通過采用多層廣角布作為復合板的增強層，提升了復合板的機械力學性能；通過將多層廣角布進行錯位旋轉布置，進一步加強了復合板的結構穩定性和機械性能，尤其是對于復合板的抗變形能力具有很大的促進作用。因此，本發明實施例提供的復合板的制備方法不但具有制備工藝簡單的優點，而且制備出來的復合板結構穩定性強，機械力學性能優異，并且還具有很強的抵抗變形能力，其作為產業用二維復合板具有很好的市場應用前景。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明實施例提供的多層廣角布加工成為復合板的結構示意圖；

圖2為本發明實施例1中提供復合板的側棱的層狀結構示意圖；

圖3為本發明實施例1中提供復合板的廣角布在不同層上的經線布置排列方式示意圖；

圖4為本發明實施例2中提供復合板的側棱的層狀結構示意圖；

圖5為本發明實施例2中提供復合板的廣角布在不同層上的經線布置排列方式示意圖；

圖6為本發明實施例3中提供復合板的側棱的層狀結構示意圖；

圖7為本發明實施例3中提供復合板的廣角布在不同層上的經線布置排列方式示意圖。

圖標：100-復合板；200-復合板；300-復合板；110-儲液桶；120-多層廣角布；140-封塑模；142-三通管道；144-四通管道；150-負壓抽吸裝置。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。另外，實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“上”、“下”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發明產品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”“第三”等僅用于區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

下面對本發明實施例的復合板及其制備方法進行具體說明。

本發明實施例提供的復合板的制備方法，其包括：

s1、采用長絲股線制備廣角布。

具體地，廣角布采用高性能纖維長絲廣角布，該廣角布的原材料選自碳纖維、芳綸和高模量聚乙烯纖維中的至少一種長絲股線，并且在制備廣角布的過程中，長絲股線的線密度設計為35-60tex×2，優選地設計為40-56tex×2。

進一步地，在廣角布加工過程中，需要對幅寬和經緯密進行一定的控制，尤其是經緯密度。本發明實施例當中，控制經緯密為150-180根/10cm。需要說明的是，經緯密度表示的是織物密度，其中，經向是織物的長度方向，與織物的幅寬垂直，緯向是織物的寬度方向，與幅寬平行。

本發明實施例當中，之所以將廣角布的經緯密度進行限制，是因為經緯密度的大小直接影響復合板表面增強層的外觀，手感，強力，抗折性，透氣性和耐磨性等物理機械指標，一般來講，同樣的織物廣角布，經緯密度越高質量越好，但是，在本實施例當中，經緯密度過高又會影響到廣角布的產品成本和生產效率，因此，對于廣角布的生產加工，經緯度過高或過低都不利于其制備過程的實施，只有將其經緯密度控制在150-180根/10cm，才能在保證廣角布質量要求的基礎上，合理控制好加工成本和加工效率。

s2、對廣角布進行多層鋪設，使得鋪設的多層廣角布構成復合板的增強層。需要說明的是，鋪設多層廣角布過程中，對多層廣角布進行旋轉錯位布置，使得相鄰兩層的廣角布的經線具有夾角度數不等于零的夾角。

進一步地，多層廣角布的鋪設過程中，優選地，選用以下的方式進行：

以鋪設在基體表面的第一層廣角布的經紗方向為基準方向，并以第一層廣角布對角線的中心為旋轉點，按照順時針轉過30度后作為第二層廣角布中經紗的鋪層方向，然后按順時針方向旋轉60度以后作為第三層廣角布中經紗的鋪層反向，按順時針方向轉過90度以后作為第四層廣角布中經紗的鋪層方向，按順時針方向轉過120度以后作為第五層廣角布中經紗的鋪層方向，按順時針方向轉過150度以后作為第六層廣角布中經紗的鋪層方向，按順時針方向轉過180度以后作為第七層廣角布中經紗的鋪層方向，按順時針方向轉過210度以后作為第八層廣角布中經紗的鋪層方向，按順時針方向轉過240度以后作為第九層廣角布中經紗的鋪層方向，按順時針方向轉過270度以后作為第十層廣角布中經紗的鋪層方向，按順時針方向轉過300度以后作為第十一層廣角布中經紗的鋪層方向，按順時針方向轉過330度以后作為第十二層廣角布中經紗的鋪層方向，即十二層一個循環。

需要說明的是，之所以按照上述的方式對多層廣角布進行層鋪設，主要是為了保證鋪層的均勻性，使得增強層在不同方向上的性能都達到一個較為均衡的穩定狀態，從而表現出良好的各向同性性能，保證了增強層的強度增強效果。

另外，還需要說明的是，在其它實施例當中，并不僅限于上述介紹的實施例一種排布鋪設方式，其中鋪設的旋轉方向既可以是順時針，也可以是逆時針；每次旋轉的角度也不限于上述實施例介紹的30度間隔，其只要在0-30度均可，如25度、20度、15度、10度和5度等。

進一步地，在鋪設多層廣角布的過程中，采用樹脂傳遞模塑法將多層廣角布進行固化連接。需要說明的是，本發明提供的實施例當中，樹脂傳遞模塑法是經過改進的一種樹脂傳遞塑模法，即對多層廣角布進行固化連接時采用三通管作為樹脂入口，采用四通管作為負壓空氣抽吸口。

具體地，請參照圖1，多層廣角布120完全被封塑模140密封后，只留下樹脂入口和空氣抽氣口，為避免寬幅多層廣角布120中由于樹脂入口少而導致樹脂基體在其內部分布不均勻的現象，樹脂流通管道采用三通管道142，即就是樹脂從儲液桶110流出后分成兩路沖入完全封閉中的多層廣角布120中，充塞入口的位置要保證在兩端對稱的位置，在出口處為了保證樹脂在多層廣角布120中被負壓氣流抽吸的均勻性和高效的抽吸空氣作用，在樹脂流通管道對應的另一端即空氣抽吸口采用四通管道144，三通管道142分別連通多層廣角布120的層間隙，且分別處于兩端與中間位置，匯合后再通過四通管道144的出口管道連通負壓抽吸裝置150。

需要說明的是，在進行固化連接之前和之后均進行了抽真空操作。其中，在固化連接之前抽真空的時間為18-22分鐘，而之所以進行在固化連接之前進行抽真空操作，是為了讓鋪設的多層廣角布120層面之間所含空氣盡可能的去除干凈，進而提升固化連接的前期預處理效果；在固化連接之后抽真空的時間為25-35分鐘，而之所以進行在固化連接之后進行抽真空操作，是為了通過負壓抽吸裝置150將存在于層連接之間樹脂中含有的空氣盡可能的進行排除，以提高最終增強層層與層之間的固化連接效果，從而使得增強層及其復合板具有更好的機械性能。

本發明實施例還提供了一種復合板，其是通過上述實施例提供的復合板的制備方法制備所得。需要說明的是，復合板的增強層是由多層廣角布旋轉交錯鋪設而成，即相鄰兩層的廣角布的經線具有夾角度數不等于零的夾角。需要強調的是，通過將多層廣角布進行錯位旋轉布置，使得復合板的結果穩定性和機械性能得到了很大的提高，尤其是對于復合板的抗變形能力具有質的提升。

以下結合實施例對本發明的特征和性能作進一步的詳細描述。

實施例1

本實施例提供的復合板的制備方法，其是通過以下方式進行制備的：

以芳綸長絲股線原料加工成廣角布，其中，芳綸長絲線密度規格為56tex×2，經緯密為176根/10cm，廣角布規格幅寬大1.8m左右，截取長度為3.5m。

在基體上鋪設多層截取好的廣角布，使其在表面形成一層增強層。具體地，先鋪設第一層，并以第一層廣角布經紗作為基準方向，順時針旋轉30度作為第二層廣角布經紗的排列方向(鋪在第一層之上)，以第二層廣角布經紗作為基準方向順時針旋轉30度作為第三層廣角布經紗的排列方向(鋪在第二層之上)，以此類推，鋪四層、第五層、……第二十四層，獲得二維增強層的復合材料，修剪成3m×3m，并置于涂好脫模劑的光滑平板上，用封塑模進行密封，復合材料的一端連通三通管同側的兩端(對應靠近復合材料的位置)，三通管遠離復合材料的另一端連接樹脂桶，通過樹脂桶為三通管不斷輸入樹脂；對應的四通管靠近復合材料的三個端口連通鋪層增強材料，四通管的遠離復合材料的一個端口與真空吸收裝置。

復合板制備前先封閉三通管連接樹脂桶的一端，啟動真空吸收裝置，抽真空20分鐘，同時將乙烯基樹脂、過氧化甲乙酮促進劑、環氧酸鈷引發劑按照100：1.0：0.5的比例進行配比后，充分攪拌并靜置8分鐘左右，打開三通管連接樹脂桶，樹脂流體在負壓作用下將會通過三通管分成兩路進入封塑模密封的空間內，由于另一端有三個負壓吸口，因此樹脂流體能均勻的保持相同的流速流過整個增強材料內部，當樹脂基本充塞增強材料內部后，及時再次封閉三通管，真空吸收裝置繼續保持工作30分鐘，然后密封真空吸收裝置的一端，放置24小時后使芳綸長絲廣角布基增強乙烯基樹脂二維層復合板完全固化，即可得到成品的復合板。

本實施例提供了一種復合板100，請參照圖2，其是通過本實施例提供的復合板的制備方法制備所得，其中，復合板100增強層中多層的廣角布旋轉錯位布置，如圖3所示，相鄰兩層的廣角布經線的夾角度數為30度。

實施例2

本實施例提供的復合板的制備方法，其是通過以下方式進行制備的：

以芳綸長絲股線原料加工成廣角布，其中，芳綸長絲線密度規格為48tex×2，經緯密為180根/10cm，廣角布規格幅寬大約為1.8m左右，截取長度為3.5m。

在基體上鋪設多層截取好的廣角布，使其在表面形成一層增強層。具體地，先鋪設第一層，并以第一層廣角布經紗作為基準方向，順時針旋轉20度作為第二層廣角布經紗的排列方向(鋪在第一層之上)，以第二層廣角布經紗作為基準方向順時針旋轉20度作為第三層廣角布經紗的排列方向(鋪在第二層之上)，以此類推，鋪四層、第五層、……第三十六層，獲得二維增強層的復合材料，修剪成3m×3m，并置于涂好脫模劑的光滑平板上，用封塑模進行密封，復合材料的一端連通三通管同側的兩端(對應靠近復合材料的位置)，三通管遠離復合材料的另一端連接樹脂桶，通過樹脂桶為三通管不斷輸入樹脂；對應的四通管靠近復合材料的三個端口連通鋪層增強材料，四通管的遠離復合材料的一個端口與真空吸收裝置。

復合板制備前先封閉三通管連接樹脂桶的一端，啟動真空吸收裝置，抽真空22分鐘，同時將乙烯基樹脂、過氧化甲乙酮促進劑、環氧酸鈷引發劑按照100：1.0：0.5的比例進行配比后，充分攪拌并靜置8分鐘左右，打開三通管連接樹脂桶，樹脂流體在負壓作用下將會通過三通管分成兩路進入封塑模密封的空間內，由于另一端有三個負壓吸口，因此樹脂流體能均勻的保持相同的流速流過整個增強材料內部，當樹脂基本充塞增強材料內部后，及時再次封閉三通管，真空吸收裝置繼續保持工作35分鐘，然后密封真空吸收裝置的一端，放置24小時后使芳綸長絲廣角布基增強乙烯基樹脂二維層復合板完全固化，即可得到成品的復合板。

本實施例提供了一種復合板200，請參照圖4，其是通過本實施例提供的復合板的制備方法制備所得，其中，復合板200增強層中多層的廣角布旋轉錯位布置，如圖5所示，相鄰兩層的廣角布經線的夾角度數為20度。

實施例3

本實施例提供的復合板的制備方法，其是通過以下方式進行制備的：

以芳綸長絲股線原料加工成廣角布，其中，芳綸長絲線密度規格為40tex×2，經緯密為150根/10cm，廣角布規格幅寬大約為1.8m左右，截取長度為3.5m。

在基體上鋪設多層截取好的廣角布，使其在表面形成一層增強層。具體地，先鋪設第一層，并以第一層廣角布經紗作為基準方向，順時針旋轉10度作為第二層廣角布經紗的排列方向(鋪在第一層之上)，以第二層廣角布經紗作為基準方向順時針旋轉10度作為第三層廣角布經紗的排列方向(鋪在第二層之上)，以此類推，鋪四層、第五層、……第三十六層，獲得二維增強層的復合材料，修剪成3m×3m，并置于涂好脫模劑的光滑平板上，用封塑模進行密封，復合材料的一端連通三通管同側的兩端(對應靠近復合材料的位置)，三通管遠離復合材料的另一端連接樹脂桶，通過樹脂桶為三通管不斷輸入樹脂；對應的四通管靠近復合材料的三個端口連通鋪層增強材料，四通管的遠離復合材料的一個端口與真空吸收裝置。

復合板制備前先封閉三通管連接樹脂桶的一端，啟動真空吸收裝置，抽真空18分鐘，同時將乙烯基樹脂、過氧化甲乙酮促進劑、環氧酸鈷引發劑按照100：1.0：0.5的比例進行配比后，充分攪拌并靜置8分鐘左右，打開三通管連接樹脂桶，樹脂流體在負壓作用下將會通過三通管分成兩路進入封塑模密封的空間內，由于另一端有三個負壓吸口，因此樹脂流體能均勻的保持相同的流速流過整個增強材料內部，當樹脂基本充塞增強材料內部后，及時再次封閉三通管，真空吸收裝置繼續保持工作25分鐘，然后密封真空吸收裝置的一端，放置24小時后使芳綸長絲廣角布基增強乙烯基樹脂二維層復合板完全固化，即可得到成品的復合板。

本實施例提供了一種復合板300，請參照圖6，其是通過本實施例提供的復合板的制備方法制備所得，其中，復合板300增強層中多層的廣角布旋轉錯位布置，如圖7所示，相鄰兩層的廣角布經線的夾角度數為10度。

綜上所述，本發明提供的復合板的制備方法，通過采用多層廣角布作為復合板的增強層，提升了復合板的機械力學性能；通過將多層廣角布進行錯位旋轉布置，進一步加強了復合板的結構穩定性和機械性能，尤其是對于復合板的抗變形能力具有很大的促進作用；通過采用改進后的樹脂傳遞模塑法將多層廣角布進行固化連接，使得增強層的增強效果更加更佳，進一步的提升了復合板的整體機械性能。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。