CN103707610A

CN103707610A - 纤维增强复合板的制备方法及获得的复合板

Info

Publication number: CN103707610A
Application number: CN201310724672.2A
Authority: CN
Inventors: 唐一林; 江成真; 李枝芳; 殷德刚; 赵卫; 李衍昭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-12-24
Also published as: CN103707610B

Abstract

本发明涉及用于制备纤维增强复合板的方法，包括如下步骤：（1）形成复合基材，该复合基材包括位于中间层的发泡层和覆盖在中间层两面的强化层；（2）切割该复合基材，得到相对面带有强化条的多个条棒；（3）以该相对面为粘接面进行再粘接，得到基体内带有强化条的复合板坯体；（4）封装该坯体，在上、下面各覆一层纤维布半固化片，然后放入压机中热固化，得到复合板成品。由本发明的方法获得的纤维增强复合板质轻，具有高的抗压能力、阻燃性和防水性，可以广泛用于人造板房、建筑物内隔墙、交通工具地板、集装箱底板等。

Description

纤维增强复合板的制备方法及获得的复合板

技术领域

本发明涉及板材领域，具体涉及人造复合板材，更具体涉及纤维增强的发泡板材。

背景技术

诸多领域需要非木质的板材，例如人造板房的墙壁和屋面、建筑物内隔墙、室内吊顶保温材料、通风管道、冷库、交通工具（汽车、火车、飞机等）地板、集装箱等等，此类板材需要质轻、高强度，最好具有耐候性和阻燃性。

CN103009736A披露一种集装箱底板用发泡木塑复合材料，其由发泡木塑复合材料芯板、胶黏剂层、玻璃钢皮层所组成。该板是通过将连续纤维预浸料与表面覆有胶黏剂层的芯板一起，经成型、固化、模挤压而成。CN102838844披露一种植物纤维增强生物质树脂基泡沫板材及其制备方法，其中以苎麻、亚麻、大麻、黄麻等植物纤维为增强体，附载膨胀型生物质树脂及生物质环氧树脂，制造得到轻质高性能复合材料泡沫板材。先将植物纤维通过针刺或粘接剂等制成纤维毡，将纤维毡进行阻燃或/和偶联处理。然后用包含固化剂、环氧树脂和微胶囊发泡剂的水基溶液浸渍，然后将预浸料加热固化得到植物纤维增的泡沫板材。CN103072346A涉及一种热塑性发泡聚氨酯纤维板，其包括从上而下复合在一起的A面层、B中层和C底层，其中，A面层为由TPU树脂、填充剂、阻燃剂、安定剂、润滑剂和色料按比例混合压延制备的片材，B中层为将由TPU树脂、填充剂、阻燃剂、安定剂、润滑剂、发泡剂和色料按比例混合压延制备的片材再经发泡后得到的层，C底层为由纤维布浸渍TPU组合物后烘干制得的层。CN102218828A公开了一种连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材的制备方法。将制备的连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材作为复合板材的基材，并与其它功能性的材料组成新的材料体系，生产适合不同行业所用的多轴向织物增强热塑性复合板材。这些板材皆是多层结构，具有较高的横向（即板面延伸的方向）机械强度。但是密度较大，在需要制备高厚度的板材时，往往是在两层或者多层上述增强材料之间填充发泡材料，做成夹芯板。这种夹芯板的纵向（即板材的厚度方向）机械强度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种既轻质、有具有较高纵向机械强度的纤维增强复合板的制备方法。

本发明的另一目的是获得高阻燃性的纤维增强复合板的制备方法。

根据本发明，用于制备纤维增强复合板的方法包括如下步骤：（1）形成复合基材，该复合基材包括位于中间层的发泡层和覆盖在中间层两面的强化层；（2）切割该复合基材，得到相对面带有强化层的多个条棒；（3）以该相对面为粘接面进行再粘接，得到基体内带有强化条的复合板坯体；（4）封装该坯体，在上、下面各覆一层纤维布半固化片，然后放入压机中热固化，得到复合板成品。

典型地，在步骤（4）中，在上、下面各覆一层表面毡半固化片和纤维布半固化片，然后放入压机中热固化，得到复合板成品。

本发明中，中间层是优选由纤维针刺毡浸渍包含热固性树脂与发泡剂的胶液得到的预浸料形成。该纤维毡针刺毡更优选为玻璃纤维针刺毡。

在另一优选方式中，所述热固性树脂是酚醛树脂。

在一种具体实施方式中，所述强化层是由纤维布-热固性树脂半固化片形成。

进一步地，在所述中间层和所述强化层之间压合有表面毡半固化片。

在一种具体实施方式中，在各条棒之间放置一层纤维面毡—纤维布—纤维面毡组合而成的半固化片，然后进行热压。

在另一种具体实施方式中，在各条棒之间刷涂一层粘接树脂。

作为上述各实施方式的进一步优选，在进行步骤（4）之前，用另外的纤维布半固化片覆盖所述复合板坯体，压制后进行进一步切割，其切割方向垂直于所述条棒的延伸方向，得到多个第二条棒，然后将各第二条棒翻转90°后压合到一起，得到第二复合板坯体，然后进行步骤（4）的操作，得到复合板成品。

在各第二条棒之间优选放置一层纤维面毡—纤维布—纤维面毡组合而成的半固化片，然后进行热压。

由本发明的方法获得的纤维增强复合板不仅质轻，而且具有高的纵向方向的抗压能力。另外，由于发泡材料在板材中被分割成多个独立单元，也显著提高了阻燃性和防水性。根据本发明的纤维增强复合板可以广泛用于人造板房、建筑物内隔墙、交通工具（汽车、火车、飞机等）地板、集装箱底板等等。

附图说明

图1是本发明实施例中所述基体材料的示意图；

图2是将该基体材料进行首次切割得到的多条条棒的示意图；

图3是将图2所示的条棒翻转90°后压合得到的复合板坯体的示意图；

图4是根据本发明得到的复合板成品的示意图；

图5是对图3所示的复合板坯体进行二次切割的示意图；

图6是根据本发明得到的第二复合板坯体的示意图。

具体实施方式

在本发明中，首先形成复合基材，该复合基材包括位于中间层的发泡层和覆盖在中间层两侧的强化层。在一种具体实施方式中，用热固性树脂与发泡剂按一定比例混合得到胶液，用该胶液浸渍纤维毡得到预浸料，然后通过烘干除去部分水分得到纤维毡半固化片。该半固化片经过后续的热压、发泡即形成中间层。可用于本发明的热固性树脂包括但不限于不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、顺丁二烯树脂、和有机硅树脂。不饱和聚酯树脂是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物，可以使用的例子包括邻苯二甲酸型、间苯二甲酸型、双酚A型和乙烯基酯型、和卤代不饱和聚酯树脂等等。可以用于本发明的环氧树脂包括缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、和脂环族类环氧树脂，其中优选缩水甘油醚类环氧树脂，例如二酚基丙烷型环氧树脂(简称双酚A型环氧树脂)。可以使用的呋喃树脂的典型的例子包括糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂及糠醇树脂。在本发明的典型实施例中，使用高阻燃性、低烟低毒、高耐化学性、高粘接性的酚醛树脂。

本发明中，用于发泡层的纤维毡是针刺毡，例如玻璃纤维毡、碳纤维毡、麻毡毡等，其中优选玻璃纤维针刺毡，其可以提高产品的阻燃性。

针刺毡浸渍发泡树脂得到的预浸料进行烘干，除去部分水分，其中的树脂也部分固化。烘干温度和时间视树脂的固化温度和时间而定，烘干后水分含量不高于或者低于10%即可。

在本发明的优选实施方式中，在发泡上述纤维毡半固化片之前，在纤维毡半固化片两面各贴一层表面毡半固化片，然后再在表面毡半固化片上覆盖一层纤维布半固化片（强化层）。该表面毡半固化片起到粘接发泡层和纤维布半固化片的作用，在不太优选的实施方式中，该表面毡半固化片可以省略，这时，可以在发泡层的表面涂布热固性粘结剂。表面毡半固化片是用树脂浸渍表面毡，将所得浸渍料部分固化制得，其制备工艺已为现有技术所熟知。

本发明中，强化层是通过将浸渍有树脂的纤维布部分固化得到，可以从市场上购得。纤维布作为增强材料，典型的是玻璃纤维布，还可以是碳纤维布，麻纤维布等。所用的树脂通常是热固性树。

将上述纤维毡半固化片、表面毡半固化片和纤维布半固化片层叠好之后，放入热压机中压制，得到附面层的发泡玻璃钢板。压机温度可以随树脂的性质而定，在使用酚醛树脂的情况下，通常控制在100—170℃。在压机上下模之间放入限位条，控制板材厚度。该热压使得发泡树脂发泡，并且完成基本的固化过程，得到图1所示的复合基材。该复合基材中，中间层为发泡材料，赋予板材轻质的特点，其中分散有纤维材料，为板材提供一定的机械强度和阻燃性。强化层由纤维布半固化片形成，具有高的机械强度。由于该复合基材主体为发泡材料，沿厚度方向的力学性能不均一，因此板材整体的机械性能不佳，表现为板材的刚性、抗冲击强度不高。

为此，本发明将上述获得的复合基材进行下述再加工：（1）切割该复合基材，得到相对面带有强化层的多个条棒，如图2所示；（2）以该相对面为粘接面进行再粘接，得到基体内带有强化条的复合板坯体，如图3所示；（3）封装该坯体，在上、下面各覆一层表面毡半固化片（可以粘接树脂代替）和纤维布半固化片，然后放入压机中热固化，得到复合板成品，如图4所示。

在步骤（2）中，作为一种具体实施方式，拼接之前，在该相对面强化层刷涂酚醛环氧树脂，然后用压机从两侧施压，将各条棒压在一起。这是一个热压过程，其间粘接树脂得到固化基材的中树脂也会进一步固化而增加板材强度。作为优选的实施方式，在各条棒之间放置一层纤维表面毡—纤维布—纤维表面毡组合而成的半固化片，然后进行热压，采取这种方式，纤维表面毡作为胶粘，能够很好地粘结基材与玻纤布，同时能够与纤维布同时固化变为增强筋板。

经过该加工得到的复合板，基体中具有了多条由强化表形成支撑板，显著提高了板材的纵向力学性能。同时，由于该支撑板具有较高的阻燃性，因此提高了板材的阻燃性能。

为了进一步提高产品的上述性能，在更加优选的实施方式中，在进行步骤（3）之前，用另外的纤维布半固化片覆盖图3所示的复合板坯体，压制后进行进一步切割，其切割方向垂直于前述条棒的延伸方向，得到图5所示的多个第二条棒，然后将各第二条棒翻转90°，进行类似的压合，得到图6所示的第二复合板坯体，然后进行步骤（3）的操作，得到图4所示复合板成品。其中，支撑板将基材分为许多独立单元方格，不仅进一步提高复合板的机械强度，而且，当其中一个进水时不会影响相邻单元，防水性也大大极高。

以上结合典型实施例阐述了本发明的构思，本领域的技术人员可以对一些技术细节做各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种纤维增强复合板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）形成复合基材，该复合基材包括位于中间层的发泡层和覆盖在中间层两侧的强化层；

（2）切割该复合基材，得到相对面带有强化条的多个条棒；

（3）以该相对面为粘接面进行再粘接，得到基体内带有强化条的复合板坯体；

（4）封装该坯体，在上、下面各覆一层纤维布半固化片，然后放入压机中热固化，得到所述纤维增强复合板。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（4）中，在上、下面各覆一层表面毡半固化片和纤维布半固化片，然后放入压机中热固化，得到所述纤维增强复合板。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中间层是由纤维针刺毡浸渍包含热固性树脂与发泡剂的胶液得到的预浸料形成。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述纤维针刺毡为玻璃纤维针刺毡。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热固性树脂是酚醛树脂。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述强化层是由纤维布-热固性树脂半固化片形成。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述中间层和所述强化层之间压合有表面毡半固化片。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在各条棒之间放置一层纤维面毡—纤维布—纤维面毡组合而成的半固化片，然后进行热压。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在各条棒之间刷涂一层粘接树脂。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在进行步骤（4）之前，用另外的纤维布半固化片覆盖所述复合板坯体，压制后进行进一步切割，其切割方向垂直于所述条棒的延伸方向，得到多个第二条棒，然后将各第二条棒翻转90°后压合到一起，得到第二复合板坯体，然后进行步骤（4）的操作，得到复合板成品。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在各第二条棒之间放置一层纤维面毡—纤维布—纤维面毡组合而成的半固化片，然后进行热压。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在各第二条棒之间刷涂一层粘接树脂。

13.一种纤维增强复合板，其由权利要求1至12任一项所述的方法制得。