CN103507348A - 一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材及其制备方法,该复合板材包括第一耐候性薄膜、阻燃复合材料层及第二耐候性薄膜,第一耐候性薄膜及第二耐候性薄膜通过热压和冷压工艺粘设在阻燃复合材料层的上表面及下表面;其制备方法为:由上至下依次铺放第一耐候性薄膜、阻燃复合材料层及第二耐候性薄膜后,将铺好的材料置于热压机中,预热,热压,同时进行排气,热压结束后通过履带牵引至冷压机进行冷压,结束后取出,修边,即可得到阻燃耐候纤维增强热塑性复合板材。与现有技术相比,本发明制造的复合板材,避免了阻燃剂和抗氧剂之间反应失效现象;本发明采用热压复合方式,降低了胶粘的成本和操作的复杂性。
Description
技术领域
本发明涉及热塑性复合材料领域,尤其是涉及一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材及其制备方法。
背景技术
复合材料在很多领域发挥了重要作用,也替代了很多传统的材料。专利CN101148103 A公开了一种由发泡塑料、未发泡塑料和金属板组成的复合材料;专利CN101564851A公开了一种采用热塑性树脂薄片和木质薄片热压加工的复合材料;专利CN201058510Y采用玻纤布、环氧树脂和带孔钢板,设计了新型的复合板材。树脂基纤维增强复合材料在近年得到快速发展;专利CN102059839 A公开了由树脂和纤维布复合成的板材;专利CN 201405551 Y公开了采用PVC糊状树脂、PVC压延薄膜和玻纤加工的复合板材;专利CN 1074355 C使用改性PP和玻纤布制备了新型的复合材料;专利CN 202098037 U利用长玻纤和PP纤维通过针刺共混技术,与附着层热压得到了复合材料。
以上这些专利所采用的原料,一些采用金属、木材等与树脂的复合,虽然所制得的复合材料具有优异的性能,但金属的不可再生性和木材的短缺,限制了它们的发展。以纤维与树脂为主材料的复合板材,随纤维含量的增加,很难达到优异的浸润效果。同时,纤维含量增加也影响添加剂,如着色剂、阻燃剂和抗老剂的添加,这就导致复合材料在户外使用受限。在复合过程中,多采用胶粘方式,也增加了工艺的复杂性和产品成本。
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具有阻燃耐候的连续纤维增强的热塑性复合板材及其制备方法,该板材具有避免了阻燃剂和抗氧剂之间反应失效现象等优点。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材,该复合板材包括第一耐候性薄膜、阻燃复合材料层及第二耐候性薄膜,所述的第一耐候性薄膜及第二耐候性薄膜通过热压和冷压工艺粘设在阻燃复合材料层的上表面及下表面。
所述的第一耐候性薄膜及第二耐候性薄膜为添加有抗氧剂、光稳剂或着色剂的聚烯烃薄膜,所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)与1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷(CA)按照1∶1的重量比复配的混合物,所述的光稳剂为市售的UV-327,所述的着色剂为耐光有机颜料,所述的耐光有机颜料选自酞菁系颜料、喹吖啶酮系颜料或二噁嗪颜料,所述的聚烯烃薄膜选自聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜中的一种或两种,所述的聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜的克重为100~200g/m2。
所述的阻燃复合材料层由阻燃复合材料单层通过热压和冷压工艺粘结而成,所述的阻燃复合材料单层共有3~12层,所述的阻燃复合材料层的总厚度为1~20mm。所述的阻燃复合材料单层选自阻燃级连续纤维与热塑性树脂的预浸带、阻燃级连续纤维与热塑性树脂的混合纤维布或阻燃级尼龙TPAC板材中的一种或者一种以上;优选阻燃级连续纤维与热塑性树脂的预浸带或阻燃级尼龙TPAC板材。
所述的阻燃级尼龙TPAC板材为玻璃纤维含量65wt%的阻燃尼龙树脂。
所述的连续纤维为经过浸润处理后的连续纤维,连续纤维选自玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、玄武岩纤维或聚酰胺纤维中的一种或一种以上,所述的连续纤维以性能取向优选碳纤维,以成本取向优选玻璃纤维。
所述的阻燃复合材料层的基体为阻燃热塑性树脂;所述的阻燃热塑性树脂为添加有阻燃剂的热塑性树脂,所述的阻燃剂由十溴二苯乙烷与三氧化二锑重量比3∶1~5∶1混合配制而成,所述的热塑性树脂选自均聚乙烯、共聚乙烯、均聚丙烯、共聚丙烯、聚碳酸酯、尼龙6、尼龙66、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚氯乙烯中的一种或一种以上,所述的热塑性树脂优选均聚乙烯、共聚乙烯、均聚丙烯、共聚丙烯、尼龙6或尼龙66中的一种或一种以上。
一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材的制备方法,包括以下步骤:
由上至下依次铺放第一耐候性薄膜、阻燃复合材料层及第二耐候性薄膜,铺好后置于热压机中,预热,热压,同时进行排气,热压结束后通过履带牵引至冷压机进行冷压,结束后取出,修边,即可得到阻燃耐候纤维增强热塑性复合板材。
所述的阻燃复合材料层由3~12层阻燃复合材料单层按铺层方式为0/90°的方式铺设而成。
所述的预热的温度为170~240℃,预热的时间为5~30min;所述的热压的温度为170~240℃,热压的压力为1~10MPa,热压的时间为1~30min,所述的排气的次数为1~5次;所述的冷压的温度为0~40℃,冷压的压力为1~10MPa,冷压的时间为1~30min。
与现有技术相比,本发明具有以下优点和有益效果:
(1)本发明制造的复合板材,避免了阻燃剂和抗氧剂之间反应失效现象;
(2)本发明采用覆膜方式达到着色、耐候的效果,避免了在整板中添加耐候添加剂、着色剂导致的树脂挤出困难、纤维浸润差的问题;同时,可以降低成本,并可以实现加工高纤维含量的复合板材;
(3)本发明采用热压复合方式,降低了胶粘的成本和操作的复杂性。
附图说明
图1为本发明复合板材的主视结构剖面示意图。
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。
以下实施例中,连续纤维均为经过浸润处理后的连续纤维,其浸润处理为:将连续纤维在乙二醇、丙三醇或季戊四醇环氧的浸润剂中,浸润2~5min。
实施例1
本实施中:一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材的结构如图1所示,第一耐候性薄膜1和第二耐候性薄膜3为添加有着色剂喹吖啶酮系颜料的聚乙烯薄膜,该薄膜的克重为100g/m2;阻燃复合材料2为阻燃级单向连续碳纤维增强的聚乙烯预浸带,其总厚度为1mm,碳纤维含量50%,辽宁杰事杰新材料有限公司生产,其阻燃剂为十溴二苯乙烷与三氧化二锑重量比3∶1。
由上至下依次铺放第一耐候性薄膜1、3层按照0/90°铺层的阻燃级单向连续碳纤维增强的聚乙烯预浸带2和第二耐候性薄膜3后,将铺好的材料置于热压机中,预热5min,其热压机的温度保持为170℃,预热结束后;热压,热压温度为170℃保持合模压力为1MPa,保压时间在1min,同时进行1次的排气操作,热压结束后;通过履带牵引至冷压机进行冷压,冷压温度为0℃,合模压力1MPa,保压时间1min结束后取出,修边,即可得到阻燃耐候纤维增强热塑性复合板材,该复合板材的相关性能详见表1。
实施例2
本实施中:第一耐候性薄膜和第二耐候性薄膜为添加有着色剂和抗氧剂的聚丙烯薄膜,该薄膜的克重为160g/m2其中着色剂为二噁嗪颜料,抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)与1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷(CA)按照1∶1的重量比复配的混合物;阻燃复合材料为阻燃级单向连续玻璃纤维增强的聚丙烯预浸带,其总厚度为3mm,玻璃纤维含量60%,辽宁杰事杰新材料有限公司生产,其阻燃剂为十溴二苯乙烷与三氧化二锑重量比5∶1。
由上至下依次铺放第一耐候性薄膜、8层按照0/90°铺层的阻燃级单向连续玻璃纤维增强的聚丙烯预浸带和第二耐候性薄膜后,将铺好的材料置于热压机中,预热10min,其热压机的温度保持为190℃,预热结束后;热压,热压温度为190℃,保持合模压力为3MPa,保压时间在10min,同时进行2次的排气操作,热压结束后;通过履带牵引至冷压机进行冷压,冷压温度为20℃,合模压力4MPa,保压时间15min结束后取出,修边,即可得到阻燃耐候纤维增强热塑性复合板材,该复合板材的相关性能详见表1。
实施例3
本实施中:第一耐候性薄膜和第二耐候性薄膜为添加有着色剂和光稳定剂的聚丙烯薄膜,克重为180g/m2,其中着色剂为喹吖啶酮系颜料,光稳定剂为市售的UV-327;阻燃复合材料为阻燃级连续玻璃纤维/聚丙烯树脂的混合纤维布,其总厚度为20mm,玻璃纤维含量60%,辽宁杰事杰新材料有限公司生产,其阻燃剂为十溴二苯乙烷与三氧化二锑重量比4∶1。
由上至下依次铺放第一耐候性薄膜、8层按照0/90°铺层的阻燃级连续玻璃纤维/聚丙烯树脂的混合纤维布和第二耐候性薄膜后,将铺好的材料置于热压机中,预热15min,其热压机的温度保持为200℃,预热结束后;热压,热压温度为200℃,保持合模压力为6MPa,保压时间在15min,同时进行3次的排气操作,热压结束后;通过履带牵引至冷压机进行冷压,冷压温度为30℃,合模压力6MPa,保压时间15min结束后取出,修边,即可得到阻燃耐候纤维增强热塑性复合板材,该复合板材的相关性能详见表1。
实施例4
本实施中:第一耐候性薄膜和第二耐候性薄膜为添加有着色剂的尼龙6薄膜,克重为200g/m2,其中着色剂为喹吖啶酮系颜料;阻燃复合材料为阻燃级尼龙TPAC板材,其总厚度为15mm,玻璃纤维含量65%,辽宁杰事杰新材料有限公司生产,其阻燃剂为十溴二苯乙烷与三氧化二锑重量比3∶1。
由上至下依次铺放第一耐候性薄膜、12层按照0/90°铺层的阻燃级尼龙TPAC板材和第二耐候性薄膜后,将铺好的材料置于热压机中,预热15min,其热压机的温度保持为240℃,预热结束后;热压,热压温度为240℃,保持合模压力为2MPa,保压时间在5min,同时进行5次的排气操作,热压结束后;通过履带牵引至冷压机进行冷压,冷压温度为40℃,合模压力10MPa,保压时间1min结束后取出,修边,即可得到阻燃耐候纤维增强热塑性复合板材,该复合板材的相关性能详见表1。
表1
实施例5
一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材,该复合板材包括第一耐候性薄膜、阻燃复合材料层及第二耐候性薄膜,第一耐候性薄膜及第二耐候性薄膜通过热压和冷压工艺粘设在阻燃复合材料层的上表面及下表面。
第一耐候性薄膜及第二耐候性薄膜为添加有抗氧剂及着色剂的聚乙烯薄膜,其中抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)与1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷(CA)按照1∶1的重量比复配的混合物,着色剂为酞菁系颜料,聚乙烯薄膜的克重为100g/m2。
阻燃复合材料层由阻燃复合材料单层通过热压和冷压工艺粘结而成,阻燃复合材料单层共有3层,阻燃复合材料层的总厚度为1mm。
阻燃复合材料单层选自阻燃级连续纤维与热塑性树脂的混合纤维布;连续纤维为经过浸润处理后的连续纤维,连续纤维为碳化硅纤维、玄武岩纤维及聚酰胺纤维的混合物。
阻燃复合材料层的基体为阻燃热塑性树脂;阻燃热塑性树脂为添加有阻燃剂的热塑性树脂,阻燃剂由十溴二苯乙烷与三氧化二锑重量比3∶1混合配制而成,热塑性树脂选自均聚乙烯、共聚乙烯、均聚丙烯及共聚丙烯的混合物。
一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材的制备方法,包括以下步骤:
由上至下依次铺放第一耐候性薄膜、阻燃复合材料层及第二耐候性薄膜,铺好后置于热压机中,预热,热压,同时进行排气,热压结束后通过履带牵引至冷压机进行冷压,结束后取出,修边,即可得到阻燃耐候纤维增强热塑性复合板材。
阻燃复合材料层由3层阻燃复合材料单层按铺层方式为0/90°的方式铺设而成。
预热的温度为170℃,预热的时间为30min;热压的温度为240℃,热压的压力为10MPa,热压的时间为1min,排气的次数为1次;冷压的温度为0℃,冷压的压力为10MPa,冷压的时间为1min。
实施例6
一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材,该复合板材包括第一耐候性薄膜、阻燃复合材料层及第二耐候性薄膜,第一耐候性薄膜及第二耐候性薄膜通过热压和冷压工艺粘设在阻燃复合材料层的上表面及下表面。
第一耐候性薄膜及第二耐候性薄膜为添加有着色剂的聚丙烯薄膜,其中着色剂为酞菁系颜料,聚丙烯薄膜的克重为200g/m2。
阻燃复合材料层由阻燃复合材料单层通过热压和冷压工艺粘结而成,阻燃复合材料单层共有12层,阻燃复合材料层的总厚度为20mm。
阻燃复合材料单层选自阻燃级尼龙TPAC板材,阻燃级尼龙TPAC板材为玻璃纤维含量65wt%的阻燃尼龙树脂。连续纤维为经过浸润处理后的连续纤维,连续纤维为碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、玄武岩纤维或聚酰胺纤维中的混合物。
阻燃复合材料层的基体为阻燃热塑性树脂;阻燃热塑性树脂为添加有阻燃剂的热塑性树脂,阻燃剂由十溴二苯乙烷与三氧化二锑重量比5∶1混合配制而成,热塑性树脂为共聚丙烯、聚碳酸酯、尼龙6、尼龙66、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及聚氯乙烯中的混合物。
一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材的制备方法,包括以下步骤:
由上至下依次铺放第一耐候性薄膜、阻燃复合材料层及第二耐候性薄膜,铺好后置于热压机中,预热,热压,同时进行排气,热压结束后通过履带牵引至冷压机进行冷压,结束后取出,修边,即可得到阻燃耐候纤维增强热塑性复合板材。
阻燃复合材料层由12层阻燃复合材料单层按铺层方式为0/90°的方式铺设而成。
预热的温度为240℃,预热的时间为5min;热压的温度为170C,热压的压力为1MPa,热压的时间为30min,排气的次数为5次;冷压的温度为40℃,冷压的压力为1MPa,冷压的时间为30min。
Claims (10)
1.一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材,其特征在于,该复合板材包括第一耐候性薄膜、阻燃复合材料层及第二耐候性薄膜,所述的第一耐候性薄膜及第二耐候性薄膜通过热压和冷压工艺粘设在阻燃复合材料层的上表面及下表面。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材,其特征在于,所述的第一耐候性薄膜及第二耐候性薄膜为添加有抗氧剂、光稳剂或着色剂的聚烯烃薄膜,所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷按照1∶1的质量比复配的混合物,所述的光稳剂为市售的UV-327,所述的着色剂为耐光有机颜料,所述的耐光有机颜料选自酞菁系颜料、喹吖啶酮系颜料或二噁嗪颜料,所述的聚烯烃薄膜选自聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜中的一种或两种,所述的聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜的克重为100~200g/m2。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材,其特征在于,所述的阻燃复合材料层由阻燃复合材料单层通过热压和冷压工艺粘结而成,所述的阻燃复合材料单层共有3~12层,所述的阻燃复合材料层的总厚度为1~20mm。
4.根据权利要求3所述的一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材,其特征在于,所述的阻燃复合材料单层选自阻燃级连续纤维与热塑性树脂的预浸带、阻燃级连续纤维与热塑性树脂的混合纤维布或阻燃级尼龙TPAC板材中的一种或者一种以上;优选阻燃级连续纤维与热塑性树脂的预浸带或阻燃级尼龙TPAC板材。
5.根据权利要求4所述的一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材,其特征在于,所述的阻燃级尼龙TPAC板材为玻璃纤维含量65wt%的阻燃尼龙树脂。
6.根据权利要求4所述的一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材,其特征在于,所述的连续纤维为经过浸润处理后的连续纤维,连续纤维选自玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、玄武岩纤维或聚酰胺纤维中的一种或一种以上,优选碳纤维或玻璃纤维。
7.根据权利要求1所述的一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材,其特征在于,所述的阻燃复合材料层的基体为阻燃热塑性树脂;所述的阻燃热塑性树脂为添加有阻燃剂的热塑性树脂,所述的阻燃剂由十溴二苯乙烷与三氧化二锑重量比3∶1~5∶1混合配制而成,所述的热塑性树脂选自均聚乙烯、共聚乙烯、均聚丙烯、共聚丙烯、聚碳酸酯、尼龙6、尼龙66、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或聚氯乙烯中的一种或一种以上,所述的热塑性树脂优选均聚乙烯、共聚乙烯、均聚丙烯、共聚丙烯、尼龙6或尼龙66中的一种或一种以上。
8.一种如权利要求1所述的阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
由上至下依次铺放第一耐候性薄膜、阻燃复合材料层及第二耐候性薄膜,铺好后置于热压机中,预热,热压,同时进行排气,热压结束后通过履带牵引至冷压机进行冷压,结束后取出,修边,即可得到阻燃耐候纤维增强热塑性复合板材。
9.根据权利要求8所述的一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材的制备方法,其特征在于,所述的阻燃复合材料层由3~12层阻燃复合材料单层按铺层方式为0/90°的方式铺设而成。
10.根据权利要求8所述的一种阻燃耐候连续纤维增强热塑性复合板材的制备方法,其特征在于,所述的预热的温度为170~240℃,预热的时间为5~30min;所述的热压的温度为170~240℃,热压的压力为1~10MPa,热压的时间为1~30min,所述的排气的次数为1~5次;所述的冷压的温度为0~40℃,冷压的压力为1~10MPa,冷压的时间为1~30min。
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Denomination of invention: Flame-retardant and weather-resistant continuous fiber reinforced thermoplastic composite plate and preparation method thereof Effective date of registration: 20191202 Granted publication date: 20170627 Pledgee: Chuzhou economic and Technological Development Corporation Pledgor: Shanghai Jieshijie New Materials (Group) Co., Ltd. Registration number: Y2019980000815 |
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