CN103358627A - 一种高性能纤维层复合板材及其制备方法 - Google Patents

一种高性能纤维层复合板材及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于特种功能纤维复合板领域，公开了一种高性能纤维层复合板材及其制备方法。该复合板材包括组份为：增强纤维和有机纤维，两者的重量比为0.5～2。制备方法如下：制备纤维复合毡；纤维复合毡模压塑化成型。本发明采用高性能纤维混合制备纤维层复合板材，兼具多种纤维的优势，充分发挥高性能纤维的高性能化、功能化，制备出具有良好阻燃性、耐高温性、耐腐蚀性、综合力学性能优异的复合板材，可应用于一些有特殊要求的场合，如，防火门板、车窗板材等。

Description

一种高性能纤维层复合板材及其制备方法
技术领域
本发明属于特种功能纤维复合板领域，涉及一种高性能纤维层复合板材及其制备方法。
背景技术
聚苯硫醚(PPS)，是一种新型高性能热塑性树脂，具有机械强度高、耐高温、耐化学药品性、难燃、热稳定性好、电性能优良等优点，在电子、汽车、机械及化工领域均有广泛应用。聚醚酰亚胺(PEI)，是无定形聚醚酰亚胺所制造的超级工程塑料，具有最佳的耐高温及尺寸稳定性，以及抗化学性、阻燃性、电气性、高强度、高刚性等特点，PEI树脂可广泛应用耐高温材料，如IC底座、照明设备、FPCB(软性线路板)、液体输送设备、飞机内部零件、医疗设备和家用电器等。
随着塑料工业的飞速发展，高性能树脂已经不能满足市场的需求，由树脂生产出的高性能纤维级材料将是下一步发展的重要目标。近年来，国内外企业积极研发，并初步形成了一定的生产能力，改变了高性能树脂应用受限的状况。但是，高性能纤维技术还存在产品品种少、高功能产品少、产能急待扩大等问题，这些也将是下一步发展的重点。
目前，高性能纤维的应用已经取得了很大的进展，如，沙伯基础创新塑料公司生产的多用途、高性能Ultem聚醚酰亚胺(PEI)纤维，成功应用于高端工作服和防护服，因其长时间阻燃以及最高等级的防护和耐久性，可适用于对安全防护要求很高的行业，如石油、天然气以及化工行业。近年来，PPS纤维作为性价比优越的耐高温、耐腐蚀纤维材料之一，越来越受到中国及世界各国的广泛关注，特别是在环保、化学过滤和军事等领域中的应用尤为突出。很多科研文献和专利技术均有报道。如，专利CN101386218B公开了一种聚苯硫醚纤维复合层压板材的制造方法，该层压板兼具聚苯硫醚纤维的诸多优点，适用于航空航天等高温隔热材料及低温绝热材料等极端领域；专利CN101862567A公开了一种耐高温纤维层复合过滤材料及其制作方法，该法充分发挥PPS纤维的优势，制备出热稳定性、化学稳定性、耐腐蚀性及电性能良好的过滤材料。
随着工业的飞速发展，高性能纤维也迎来了越来越大应用市场，但是也存在诸多问题，如生产不稳定，消耗比较大，成本不能有效降低有关。主要原因一是受上游原料供应不足的影响，二是纤维产品质量不稳定，一直不能满足市场需求。面对这些问题，有关专家指出，还需要国家有关部门继续大力扶持，行业和企业共同努力，全面提升高性能纤维及复合材料的产业化水平。
发明内容
基于对高性能板材的需求，本发明的目的在于提供一种高性能纤维层复合板材，该板材具有良好的阻燃性、耐高温性、耐腐蚀性，综合力学性能优异。
本发明的另一个目的是提供一种高性能纤维层复合板材的制备方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种高性能纤维层复合板材，该复合板材包括组份为：增强纤维和有机纤维，两者的重量比为0.5～2。
所述增强纤维及有机纤维均为短切纤维。
所述增强纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种。
所述有机纤维为聚苯硫醚纤维、聚醚酰亚胺纤维中的一种或两种的混合物。
本发明还提供了一种上述高性能纤维层复合板材的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)制备纤维复合毡；
(2)纤维复合毡模压塑化成型。
所述的制备纤维复合毡包括以下步骤：将增强纤维与有机纤维按照质量比为0.5～2的配比称取后，均匀混合，然后进行开松处理，梳理成形，交叉铺网，针刺成毡，辊压后制备得到纤维复合毡。
所述的纤维复合毡模压塑化成型包括以下步骤：将步骤(1)制备得到的纤维复合毡板加热塑化模压成型，在所得纤维复合板材上、下表面覆上聚四氟乙烯(PTFE)胶膜进行第二次模压复合成型，制成产品。
所述加热塑化温度为290-330℃，模压时间为0.5-2min，压力为15-30MPa。
所述第二次模压复合成型所需温度为290-330℃，模压时间为0.5-2min，压力为15-30MPa。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
本发明采用高性能纤维混合制备纤维层复合板材，兼具多种纤维的优势，充分发挥高性能纤维的高性能化、功能化，制备出具有良好阻燃性、耐高温性、耐腐蚀性、综合力学性能优异的复合板材，可应用于一些有特殊要求的场合，如，防火门板、车窗板材等。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
按照下面的重量份数称取原料：玻璃纤维50份，PPS纤维和PEI纤维的混合物50份(混合物中两者重量比为3∶1)；
将玻璃纤维与PPS纤维和PEI纤维的混合物均匀混合，混合好的纤维投入开松机进行开松处理；将开松处理过的混合纤维输送至梳理机进行梳理成形，梳理后送入铺网机中交叉铺网；将铺好的纤维网输送至针刺机进行针刺密实，然后常温经过辊压机辊压，剪裁成要求规格的纤维复合毡。
将上述制备得到的纤维复合毡在290-330℃下塑化模压成型，模压时间为0.5-2min，压力为15-30MPa，然后在所得纤维复合板材上、下表面覆上PTFE胶膜，在290-330℃下进行第二次模压复合成型，模压时间为0.5-2min，压力为15-30MPa，后冷却，即得高性能纤维复合板材。性能测试结果见表1。
实施例2
按照下面的重量份数称取原料：玄武岩纤维50份，PPS纤维50份；
将50份玄武岩纤维和50份PPS纤维均匀混合，混合好的纤维投入开松机进行开松处理；将开松处理过的混合纤维输送至梳理机进行梳理成形，梳理后送入铺网机中交叉铺网；将铺好的纤维网输送至针刺机进行针刺密实，然后常温经过辊压机辊压，剪裁成要求规格的纤维复合毡。
上述制备所得纤维复合毡在290-330℃下塑化模压成型，模压时间为0.5-2min，压力为15-30MPa，然后在所得纤维复合板材上、下表面覆上PTFE胶膜，在290-330℃下进行第二次模压复合成型，模压时间为0.5-2min，压力为15-30MPa，后冷却，即得高性能纤维复合板材。性能测试结果见表1。
实施例3
按照下面的重量份数称取原料：芳纶纤维50份，PPS纤维和PEI纤维的混合物50份(混合物中两者重量比为1∶1)；
将50份芳纶纤维和50份PPS纤维和PEI纤维的混合物的均匀混合，混合好的纤维投入开松机进行开松处理；将开松处理过的混合纤维输送至梳理机进行梳理成形，梳理后送入铺网机中交叉铺网；将铺好的纤维网输送至针刺机进行针刺密实，然后常温经过辊压机辊压，剪裁成要求规格的纤维复合毡。
上述制备所得纤维复合毡在290-330℃下塑化模压成型，模压时间为0.5-2min，压力为15-30MPa，然后在所得纤维复合板材上、下表面覆上PTFE胶膜，在290-330℃下进行第二次模压复合成型，模压时间为0.5-2min，压力为15-30MPa，后冷却，即得高性能纤维复合板材。性能测试结果见表1。
实施例4
按照下面的重量份数称取原料：玻璃纤维50份，PPS纤维和PEI纤维的混合物100份(混合物中两者重量比为1∶2)；
将50份玻璃纤维和100份PPS纤维和PEI纤维的混合物的均匀混合，混合好的纤维投入开松机进行开松处理；将开松处理过的混合纤维输送至梳理机进行梳理成形，梳理后送入铺网机中交叉铺网；将铺好的纤维网输送至针刺机进行针刺密实，然后常温经过辊压机辊压，剪裁成要求规格的纤维复合毡。
上述制备所得纤维复合毡在290-330℃下塑化模压成型，模压时间为0.5-2min，压力为15-30MPa，然后在所得纤维复合板材上、下表面覆上PTFE胶膜，在290-330℃下进行第二次模压复合成型，模压时间为0.5-2min，压力为15-30MPa，后冷却，即得高性能纤维复合板材。性能测试结果见表1。
实施例5
按照下面的重量份数称取原料：玻璃纤维50份，PEI纤维25份；
将50份玻璃纤维和25份PEI纤维均匀混合，混合好的纤维投入开送机进行开送处理；将开松处理过的混合纤维输送至梳理机进行梳理成形，梳理后送入铺网机中交叉铺网；将铺好的纤维网输送至针刺机进行针刺密实，然后常温经过辊压机辊压，剪裁成要求规格的纤维复合毡。
上述制备所得纤维复合毡在290-330℃下塑化模压成型，模压时间为0.5-2min，压力为15-30MPa，然后在所得纤维复合板材上、下表面覆上PTFE胶膜，在290-330℃下进行第二次模压复合成型，模压时间为0.5-2min，压力为15-30MPa，后冷却，即得高性能纤维复合板材。性能测试结果见表1。
表1
Figure BDA0000149883500000041
从表1中可以看出采用本发明实施例工艺生产的高性能纤维层复合板材在拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等力学性能方面均有良好的效果。同时，从水平燃烧实验和酸碱浸泡实验中也发现，该种高性能纤维复合板材本身具有优良的阻燃性、耐热性和耐腐蚀性，可用作一些有特殊要求的场合，例如，防火门板、车窗门板等。
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 (9)

1.一种纤维层复合板材，其特征在于：该复合板材包括组份为：增强纤维和有机纤维，两者的重量比为0.5～2。
2.根据权利要求1所述纤维层复合板材，其特征在于：所述增强纤维及有机纤维均为短切纤维。
3.根据权利要求1所述纤维层复合板材，其特征在于：所述增强纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的一种。
4.根据权利要求1所述纤维层复合板材，其特征在于：所述有机纤维为聚苯硫醚纤维、聚醚酰亚胺纤维中的一种或两种的混合物。
5.权利要求1至4任一所述的纤维层复合板材的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)制备纤维复合毡；
(2)纤维复合毡模压塑化成型。
6.根据权利要求5所述的纤维层复合板材的制备方法，其特征在于：所述的制备纤维复合毡包括以下步骤：将增强纤维与有机纤维按照质量比为0.5～2的配比称取后，均匀混合，然后进行开松处理，梳理成形，交叉铺网，针刺成毡，辊压后制备得到纤维复合毡。
7.根据权利要求5所述的纤维层复合板材的制备方法，其特征在于：所述的纤维复合毡模压塑化成型包括以下步骤：将步骤(1)制备得到的纤维复合毡板加热塑化，第一次模压成型，在所得纤维复合板材上、下表面覆上聚四氟乙烯胶膜进行第二次模压复合成型，制成产品。
8.根据权利要求7所述的纤维层复合板材的制备方法，其特征在于：所述加热塑化温度为290-330℃，第一次模压成型模压时间为0.5-2min，压力为15-30MPa。
9.根据权利要求7所述的纤维层复合板材的制备方法，其特征在于：所述第二次模压复合成型所需温度为290-330℃，模压时间为0.5-2min，压力为15-30MPa。
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Denomination of invention: High performance fiber layer composite board and preparation method thereof

Effective date of registration: 20191202

Granted publication date: 20170201

Pledgee: Chuzhou economic and Technological Development Corporation

Pledgor: Shanghai Jieshijie New Materials (Group) Co., Ltd.

Registration number: Y2019980000815