CN103481550A

CN103481550A - 一种连续纤维增强热塑性中空板及其制备方法

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Publication number: CN103481550A
Application number: CN201210191108.4A
Authority: CN
Inventors: 康楠
Original assignee: LIAONING LIAOJIE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: LIAONING LIAOJIE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2032-06-11
Also published as: CN103481550B

Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种连续纤维增强热塑性中空板及其制备方法。本发明的连续纤维增强热塑性中空板，至少包括两个平板，所述平板间设有瓦楞板，所述平板和所述瓦楞板通过热熔胶膜热熔连接，所述平板和所述瓦楞板由连续纤维增强热塑性树脂预浸带热压而成。与现有技术相比，本发明的连续纤维增强热塑性中空板的强度高，各个方向的耐冲击强度基本一致。

Description

一种连续纤维增强热塑性中空板及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种连续纤维增强热塑性中空板及其制备方法。

背景技术

目前，中空板作为一种环保型塑料板材，广泛适用于建筑行业、广告行业、农业、室内养殖业及包装行业等行业。中空板大多采用PP、PC、PE、PVC或ABS等塑料原料，通过一次性挤出工艺加工而成。中空板一般包括有面板、框架及连接在两板之间的等距设置的板材，具有质轻、美观、无毒、防腐及阻燃的特点，且具有一定保温隔热效果。中国专利CN1231367A公开了一种中空板材及其制造方法与施工法，用胶接、焊接等方法将上下平板与中间隔板连接而成。中国专利CN101125943A公开了一种玻纤增强聚丙烯塑料废料改性制作中空板原料的生产工艺，将玻纤增强聚丙烯废料分选、粉碎，经过双螺杆挤出机挤出为玻纤增强聚丙烯塑料颗粒，取玻纤增强聚丙烯塑料、聚乙烯、阻燃剂、偶联剂和助剂共混，通过双螺杆挤出机挤出为改性混合塑料粒，用于制作中空板。该原料的力学性能相对较差，制得的中空板要达到同样的力学强度，必须增加板的厚度。

但是，现有技术的中空板板型单一，整体单方向强度高，相对垂直方向强度差，自身搭接或与其他型材搭接配合比较困难。

发明内容

本发明目的在于提供一种连续纤维增强热塑性中空板，以解决现有技术中的中空板板型单一，整体单方向强度高，相对垂直方向强度差，自身搭接或与其他型材搭接配合比较困难的技术性问题。

本发明的另一目的在于提供一种连续纤维增强热塑性中空板的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种连续纤维增强热塑性中空板，至少包括两个平板，所述平板间设有瓦楞板，所述平板和所述瓦楞板通过热熔胶膜热熔连接，所述平板和所述瓦楞板由连续纤维增强热塑性树脂预浸带热压而成。

优选地，所述平板的厚度为1mm~3mm，所述瓦楞板的厚度为15mm~20mm。

一种连续纤维增强热塑性中空板的制备方法，包括以下步骤：

（1）将带状预浸带进行裁剪，按照预浸带中连续纤维方向以0°/90°的方式进行铺放；

（2）将铺放好的预浸带放置于模具内进行热成型，制成平板和瓦楞板；

（3）将制成的平板和瓦楞板放入成型机中，在平板和瓦楞板的连接处放置热熔胶膜，无压力合模，合模后预热，预热温度为热熔胶膜的熔融温度；

（4）预热1-3min后，热熔胶膜软化，将压力调至0.6-1.5MPa保温保压5-7min后关闭加热，进行冷却；

（5）冷却过程中，平板和瓦楞板的温度每降低10-20℃，压力增加0.3-0.5MPa，压力升高至2Mpa时，停止增加压力；保持压力，继续冷却至室温，取出样件，可得到连续纤维增强热塑性中空板。

优选地，所述步骤（1）中的带状预浸带的制备方法为：将45～50重量份热塑性树脂和0.4~1重量份助剂加入挤出机中，采用交错可开合双挤出模头组挤出，在模头处与经过多个机械辊压展纤后的50~55重量份的连续纤维束进行浸润复合，再经过辊压成型，以辊筒缠绕卷曲方式制成带状预浸带。

优选地，所述热塑性树脂为聚烯烃树脂，所述聚烯烃树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或聚苯乙烯中的一种或几种。

优选地，所述连续纤维束选自无机纤维、有机纤维或金属纤维中的一种或几种。

优选地，所述无机纤维选自玻璃纤维或玄武岩纤维；所述有机纤维选自涤纶纤维；所述金属纤维选自铜纤维或不锈钢纤维。

优选地，所述助剂选自抗氧剂、抗紫外光稳定剂、阻燃剂、接枝剂或抗静电剂中的一种或几种。

优选地，所述步骤（2）中的热成型方法选自层压热成型法、真空袋热成型法或模压热成型法中的一种，所述热成型的加热方式选自导热油加热、电加热或电磁辐射加热中的一种。

优选地，所述步骤（3）中的热熔胶膜选自乙烯丙烯酸共聚物胶膜、聚烯烃膜、经过环氧树脂涂覆的聚乙烯胶膜、经过环氧树脂涂覆的聚丙烯胶膜、聚酯薄膜或经过环氧树脂涂覆处理的聚酯薄膜中的一种或几种；所述热熔胶膜的熔融温度比预浸带的基体树脂的熔融温度低20℃以上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的连续纤维增强热塑性中空板的强度高，各个方向的耐冲击强度基本一致；

2、本发明的连续纤维增强热塑性中空板的制备方法简单，高模量，成型周期短，成型压力和温度低，可减少模具成本；

3、本发明的连续纤维增强热塑性中空板耐腐蚀，耐水性好，对多种酸、碱呈惰性，不导电，介电强度高，易清洁，不需特殊的贮存条件，贮存寿命长；可重复成型，设计灵活性好，可选择适当的纤维种类、纤维含量和纤维取向来满足具体用途的要求；生产中的废料和终制品均可100%回收，属“绿色”产品技术；

4、本发明所采用的层压法生产出的中空板，根据使用的情况，可以通过改变中间芯材的厚度和高度，来降低板材的成本，提升板材竞争力。

附图说明

图1为本发明的连续纤维增强热塑性中空板的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

本实例选取连续玻璃纤维增强聚丙烯为原料，预浸带在制成过程中添加了阻燃剂、抗紫外光稳定剂、抗氧剂和接枝剂，为此该预浸带的阻燃耐候性能优越。

制作中空板的规格为2000mm*1500mm*20mm，将预浸带按规格裁剪。

以0°/90°方式进行铺放，所铺放的预浸带厚度为1.5mm，在铺放预浸带两端放置一层PET离形薄膜，放置于托板上，使其进入层压机中，压制得1.5mm平板2块。

以0°/90°方式进行铺放，在模具上，所铺放的预浸带厚度为4mm，在铺放预浸带两端放置一层PET离形薄膜，放置于托板上，使其进入层压机中，压制得17mm瓦楞板1块。

将制得板材放置于托板上，摆放顺序为平板+聚乙烯膜+瓦楞板+聚乙烯膜+平板的顺序放置。使托板移入层压机中。层压机的模板的加热温度设置为140℃，无压力合模，进行预热。预热1-3min后，物料开始软化，将压力升为1MP，保温5min后，关闭模板加热，进行通水冷却。冷却过程中，物料温度每降低10℃，压力增加0.3MP，当压力到2MP后，保持不变，继续通水冷却，待冷却室温后，开模取出板材。

实施例2

本实例选取连续玻璃纤维增强聚丙烯为原料，该预浸带在制成过程中添加了阻燃剂、抗紫外光稳定剂、抗氧剂和接枝剂，为此该预浸带的阻燃耐候性能优越。

制作中空板的规格为2000mm*1500mm*20mm,将预浸带按规格裁剪。

以0°/90°方式进行铺放，所铺放的预浸带厚度为3mm，在铺放预浸带两端放置一层PET离形薄膜，放置于托板上，使其进入层压机中，压制得3mm平板2块。

以0°/90°方式进行铺放，在模具上，所铺放的预浸带厚度为4mm，在铺放预浸带两端放置一层Pet离形薄膜，放置于托板上，使其进入层压机中，压制得15mm瓦楞板1块。

实施例1与实施例2制作过程中，预浸带的纤维含量相同，由于中间瓦楞板的厚度不同，板材的重量相差很大，板材的性能发生很大的变化，所以可以根据实际情况，调整中间瓦楞板的厚度，降低成本，提高产品竞争力。

实施例3

制作中空板的规格为2000mm*1500mm*20mm，将预浸带按规格裁剪。

将制得板材放置于托板上，摆放顺序为平板+聚乙烯膜+瓦楞板+聚乙烯膜+平板的顺序放置。使托板移入层压机中。层压机的模板的加热温度设置为140℃，进行预热。预热1-3min后，物料开始软化，进行抽真空，将压力升为0.5MP，保温5min后，停止加热，进行通水冷却。冷却过程中，压力保持1MP后，保持不变，待冷却室温后，泄压取出板材。

实施例4

如图1所示，本发明的连续纤维增强热塑性中空板，包括平板1、热熔胶膜2和瓦楞板3，从上至下依次为平板1、热熔胶膜2、瓦楞板3、热熔胶膜2、平板1，其中平板1和瓦楞板3由连续纤维增强热塑性树脂预浸带热压而成，平板1和瓦楞板3通过热熔胶膜2热熔连接。

其中，平板的厚度为1mm，瓦楞板的厚度为15mm。

其制备方法包括以下步骤：

（1）将45重量份聚乙烯树脂材料和0.4重量份抗氧剂加入挤出机中，采用交错可开合双挤出模头组挤出，在模头处与经过多个机械辊压展纤后的55重量份的连续玻璃纤维束进行浸润复合，再经过辊压成型，以辊筒缠绕卷曲方式，制成带状预浸带。将带状预浸带按照产品尺寸进行裁剪，按照预浸带中连续纤维方向以0°/90°的方式进行铺放。

（2）采用层压热成型法将铺放好的预浸带放置于模具内利用导热油加热方式进行热成型制成平板和瓦楞板。

（3）将压制好的平板和瓦楞放入成型机中，在瓦楞板和平板的连接处放置乙烯丙烯酸共聚物胶膜，无压力合模，合模后预热，预热温度为胶膜的熔融温度。

（4）预热1min后，胶膜软化，上下平板，瓦楞板无变化，将压力调至1.5MPa保温保压5min后关闭加热，进行冷却。

（5）冷却过程中，物料温度每降低10℃，压力增加0.3MPa，直至压力升高至2MPa，停止增加压力。

（6）保持压力，继续冷却至室温，取出样件，得到所述连续纤维增强热塑性中空板。

实施例5

如图1所示，本发明的连续纤维增强热塑性中空板，包括平板1，热熔胶膜2和瓦楞板3，从上至下依次为平板1、热熔胶膜2、瓦楞板3、热熔胶膜2、平板1，其中平板1和瓦楞板3由连续纤维增强热塑性树脂预浸带热压而成，平板1和瓦楞板3通过热熔胶膜2热熔连接。

其中，平板的厚度为2mm，瓦楞板的厚度为18mm。

其制备方法包括以下步骤：

（1）将48重量份聚氯乙烯树脂材料和0.8重量份抗紫外光稳定剂加入挤出机中，采用交错可开合双挤出模头组挤出，在模头处与经过多个机械辊压展纤后的52重量份的连续涤纶纤维束进行浸润复合，再经过辊压成型，以辊筒缠绕卷曲方式，制成带状预浸带。将带状预浸带按照产品尺寸进行裁剪，按照预浸带中连续纤维方向以0°/90°的方式进行铺放。

（2）采用真空袋热成型法将铺放好的预浸带放置于模具内利用电加热方式进行热成型制成平板和瓦楞板。

（3）将压制好的平板和瓦楞放入成型机中，在瓦楞板和平板的连接处放置经过环氧树脂涂覆的聚乙烯胶膜连接热熔胶膜，无压力合模，合模后预热，预热温度为胶膜的熔融温度。

（4）预热2min后，胶膜软化，上下平板，瓦楞板无变化，将压力调至1.1Mpa，保温保压6min后关闭加热，进行冷却。

（5）冷却过程中，物料温度每降低15℃，压力增加0.4MPa，直至压力升高至2MPa，停止增加压力。

实施例6

其中，平板的厚度为3mm，瓦楞板的厚度为20mm。

其制备方法包括以下步骤：

（1）将50重量份聚苯乙烯树脂材料和1重量份接枝剂加入挤出机中，采用交错可开合双挤出模头组挤出，在模头处与经过多个机械辊压展纤后的50重量份的连续铜纤维束进行浸润复合，再经过辊压成型，以辊筒缠绕卷曲方式，制成带状预浸带。将带状预浸带按照产品尺寸进行裁剪，按照预浸带中连续纤维方向以0°/90°的方式进行铺放。

（2）采用模压热成型法将铺放好的预浸带放置于模具内利用电磁辐射加热方式进行热成型制成平板和瓦楞板。

（3）将压制好的平板和瓦楞放入成型机中，在瓦楞板和平板的连接处放置进行环氧树脂涂覆处理的聚酯薄膜，无压力合模，合模后预热，预热温度为胶膜的熔融温度。

（4）预热3min后，胶膜软化，上下平板，瓦楞板无变化，将压力调至0.6Mpa，保温保压7min后关闭加热，进行冷却。

（5）冷却过程中，物料温度每降低20℃，压力增加0.5MPa，直至压力升高至2MPa，停止增加压力。

对实施例1～6中制得的连续玻璃纤维增强聚丙烯中空板的性能按照国家标准进行测试，测试结果见表1：

表1

实施例1与实施例2中，由于实施例2中的瓦楞板的厚度减小，平板厚度增大使得中空板材抗弯承载能力下降，抗冲击强度增强，实施例3与实施例1中的成型方法不同，故板材性能有所差异。实施例4、5、6中由于板材表皮的纤维含量和树脂发生变化，板材及中间瓦楞芯材的厚度有所变化，故板材的性能变化较大，因此需要根据所用环境，及所用的性能要求进行合理选取。

本发明的连续纤维增强热塑性中空板的强度高，各个方向的耐冲击强度基本一致；且耐腐蚀，耐水性好，对多种酸、碱呈惰性，不导电，介电强度高，易清洁，不需特殊的贮存条件，贮存寿命长；可重复成型，设计灵活性好，可选择适当的纤维种类、纤维含量和纤维取向来满足具体用途的要求；生产中的废料和终制品均可100%回收，属“绿色”产品技术。

本发明的连续纤维增强热塑性中空板的制备方法简单，高模量，成型周期短，成型压力和温度低，可减少模具成本。本发明所采用的层压法生产出的中空板，根据使用的情况，可以通过改变中间芯材的厚度和高度，来降低板材的成本，提升板材竞争力。

本技术方案生产的中空板通过中国环境标志产品认证，当产品使用寿命终结可完全回收再利用。防火等级达到B1级符合国家建筑材料防火要求，达到难燃级标准，有效延缓火势蔓延。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims

1.一种连续纤维增强热塑性中空板，其特征在于，至少包括两个平板，所述平板间设有瓦楞板，所述平板和所述瓦楞板通过热熔胶膜热熔连接，所述平板和所述瓦楞板由连续纤维增强热塑性树脂预浸带热压而成。

2.如权利要求1所述的一种连续纤维增强热塑性中空板，其特征在于，所述平板的厚度为1mm~3mm，所述瓦楞板的厚度为15mm~20mm。

3.一种连续纤维增强热塑性中空板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.如权利要求3所述的一种连续纤维增强热塑性中空板的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的带状预浸带的制备方法为：将45~50重量份热塑性树脂和0.4~1重量份助剂加入挤出机中，采用交错可开合双挤出模头组挤出，在模头处与经过多个机械辊压展纤后的50~55重量份的连续纤维束进行浸润复合，再经过辊压成型，以辊筒缠绕卷曲方式制成带状预浸带。

5.如权利要求4所述的一种连续纤维增强热塑性中空板的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂为聚烯烃树脂，所述聚烯烃树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或聚苯乙烯中的一种或几种。

6.如权利要求4所述的一种连续纤维增强热塑性中空板的制备方法，其特征在于，所述连续纤维束选自无机纤维、有机纤维或金属纤维中的一种或几种。

7.如权利要求6所述的一种连续纤维增强热塑性中空板的制备方法，其特征在于，所述无机纤维选自玻璃纤维或玄武岩纤维；所述有机纤维选自涤纶纤维；所述金属纤维选自铜纤维或不锈钢纤维。

8.如权利要求4所述的一种连续纤维增强热塑性中空板的制备方法，其特征在于，所述助剂选自抗氧剂、抗紫外光稳定剂、阻燃剂、接枝剂或抗静电剂中的一种或几种。

9.如权利要求3所述的一种连续纤维增强热塑性中空板的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的热成型方法选自层压热成型法、真空袋热成型法或模压热成型法中的一种，所述热成型的加热方式选自导热油加热、电加热或电磁辐射加热中的一种。

10.如权利要求3所述的一种连续纤维增强热塑性中空板的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的热熔胶膜选自乙烯丙烯酸共聚物胶膜、聚烯烃膜、经过环氧树脂涂覆的聚乙烯胶膜、经过环氧树脂涂覆的聚丙烯胶膜、聚酯薄膜或经过环氧树脂涂覆处理的聚酯薄膜中的一种或几种；所述热熔胶膜的熔融温度比预浸带的基体树脂的熔融温度低20℃以上。