CN105538737A - 一种中空夹芯复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种中空夹芯复合材料的制备方法，将裁定尺寸的中空夹芯织物与树脂在流水线上进行一体化连续复合；将复合后的产品进行熟化，然后收卷、切割，得到中空夹芯织物预浸料；将中空夹芯织物预浸料置于模具中加热后固化，得到中空夹芯复合材料。本发明方法制备的中空夹芯织物预浸料含胶量均匀，柔软不粘手，预浸料固化后的中空复合材料综合性能优异，且具有良好的随形性能，能够制备不同形状的中空复合材料，此外，还具有储存期长、使用便捷、固化周期短等优点，能够满足中空夹芯复合材料高效率、低成本的批量化生产。

Description

一种中空夹芯复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种中空夹芯复合材料的制备方法，属于复合材料领域。
背景技术
中空夹芯织物是由具有优异性能的连续纤维进行织造的，上下表层以及垂直于上下表层之间的Z向纤维构成了中空织物的夹芯结构。中空夹芯织物复合材料是由中空夹芯织物增强材料，与树脂基体复合而成，其具有轻质、高强、整体成型、结构可设计性强、复合效率高、保温、隔音、阻燃、透波等优异性能，有效的避免了传统夹芯结构材料易于分层、剥离以及耐冲击性差的缺陷，广泛应用于通讯、航天、航空、建筑、轨道交通、风能、双层储罐、船艇等领域，实现轻量化、高性能化。随着中空夹芯复合材料的使用需求越来越多，快速、规模化的生产已成为迫切需要。公开号为CN103707522A和CN101480829A的专利都制备了中空夹芯复合材料。CN103707522A专利讲述的是一种中空复合平板生产线上辅助站立装置，能够控制中空织物的树脂含量和浸润效果，提高中空织物绒经的站立性和高度均匀性，但此种方法制备中空夹芯复合材料的固化需要在高温下长时间进行，造成了资源的浪费；CN101480829A专利是一种中空织物板材的制备方法，可以准确控制中空织物板材厚度，但此种方法制备中空夹芯复合材料生产周期长，不能迅速生产得到，降低了其生产效率，且成型产品形状单一，不能够满足市场多样化的需求。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种中空夹芯复合材料的制备方法，该工艺能够满足中空夹芯复合材料高效率制备的要求，实现低成本的批量化生产，制得的中空夹芯复合材料力学性能优良。
本发明人采用中空夹芯织物预浸料的方式进行研究制备，并在施胶、熟化、后固化工艺等很多方面进行研究，本发明是通过制备中空预浸料的方法获得中空夹芯复合材料，所制备的中空预浸料树脂含量均匀，柔软不粘手，综合性能优异，且具有良好的随形性能、能够制备不同形状的制品，此外，预浸料储存期长、使用便捷、固化周期短，需要时仅仅几分钟时间就可以得到中空夹芯复合材料，能够满足中空夹芯复合材料高效率制备的要求，实现低成本的批量化生产。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种中空夹芯复合材料的制备方法，包括顺序相接的如下步骤：
(1)将裁定尺寸的中空夹芯织物与树脂在流水线上进行连续复合；
(2)将复合后的产品进行熟化，然后收卷、切割，得到中空夹芯织物预浸料；
(3)将中空夹芯织物预浸料置于模具中加热后固化，得到中空夹芯复合材料。
步骤(1)中，所述中空夹芯织物为中材科技股份有限公司自主研发的中空夹心织物(授权专利号ZL200610038306.1)，根据产品需要裁剪尺寸。
步骤(1)中，所述树脂为改性不饱和聚酯树脂，市售的有利德尔不饱和树脂有限公司的牌号为6118或者6128的不饱和聚酯树脂，或者金陵帝斯曼树脂有限公司的牌号为902的不饱和聚酯树脂，在树脂中添加有5-30wt％的增稠剂MgO糊，以及0.5-5wt％的固化剂过氧化叔丁酯。
步骤(1)中，所述中空夹芯织物与树脂在流水线上进行连续复合时，控制中空夹芯织物的放布速度为0.3-2.0m/min，控制树脂的粘度为200-2000mPa.s、流动速度为0.5-2kg/min，进而控制中空夹芯织物的树脂含量，保证了中空夹芯织物浸胶完全且均匀。
步骤(1)中，所述中空夹芯织物与树脂在流水线上进行连续复合时，通过挤压辊装置保证中空夹芯织物浸胶完全且均匀。
步骤(1)中，所述中空夹芯织物与树脂在流水线上进行连续复合时，优选同时用小分子阻隔膜将复合后的制品完全包裹，之后用铝箔再次包裹，以防止参与固化的小分子单体挥发，进而影响预浸料的后固化。
步骤(2)中，所述熟化温度为30-50℃，熟化时间为10-48h，此时树脂当中的增稠剂在发挥作用。
步骤(2)中，所述中空夹芯织物预浸料的状态为：表面柔软、无树脂流动、按压有弹性、无粘手的状态，对其进行收卷、切割，得到中空夹芯织物预浸料。
步骤(3)中，所述中空夹芯织物预浸料加热后固化的温度为120-140℃下，时间为5-15min，得到随形性能良好的中空夹芯复合材料。
有益效果：本发明方法制备的中空夹芯织物预浸料树脂含量均匀，柔软不粘手，后固化所得中空复合材料综合性能优异，且具有良好的随形性能，能够制备不同形状的中空夹芯复合材料，此外，预浸料储存期长、使用便捷、固化周期短，需要时仅仅几分钟时间就可以得到中空夹芯复合材料，能够满足中空夹芯复合材料高效率制备的要求，实现低成本的批量化生产。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。为了便于叙述，下述实施例中采用的中空夹芯织物均为中国专利ZL200610038306.1中图2的结构。
实施例1
裁剪30000*1500*8mm尺寸的中空夹芯织物，放置于小分子阻隔膜上面；配备50kg利德尔树脂有限公司的牌号为6128的不饱和树脂，树脂中添加10％的MgO糊增稠剂，以及3％的过氧化叔丁酯固化剂，控制中空夹芯织物的放布速度为0.5m/min，树脂的粘度为500mPa.s，以及流量为1.2kg/min，通过挤胶辊与压辊装置，使得树脂充分浸润中空织物，中空织物内部不会躺胶也不会有多余树脂，由此实现连续复合；之后用尼龙复合膜将复合后的织物完全包裹，并放置于50℃的环境中，进行熟化15h，织物呈柔软橡皮糖状态，之后收卷、切割，得到中空夹芯织物预浸料，其树脂含量为50％且均匀。
将中空夹芯织物预浸料在140℃下进行后固化7min，在预定蘑菇形状模具上限位成型，得到蘑菇外形的中空夹芯复合材料，其拉伸强度达到252MPa，压缩强度达到7MPa。
实施例2
裁剪100000*1500*5mm尺寸的中空夹芯织物，放置于小分子阻隔膜上面；配备70kg利德尔树脂有限公司的牌号为6118的不饱和树脂，树脂中添加5％的MgO糊增稠剂，以及0.5％的过氧化叔丁酯固化剂，控制中空夹芯织物的放布速度为0.8m/min，树脂的粘度为600mPa.s，以及流量为1.0kg/min，通过挤胶辊与压辊装置，使得树脂充分浸润中空织物，中空织物内部不会躺胶也不会有多余树脂，由此实现一体化连续复合；之后用尼龙复合膜将复合后的织物完全包裹，并放置于35℃的环境中，进行熟化24h，织物呈柔软橡皮糖状态，之后收卷、切割，得到中空夹芯织物预浸料，其树脂含量为40％且均匀。
将中空夹芯织物预浸料在130℃下进行后固化10min，在预定矩形形状模具上限位成型，得到矩形外形的中空夹芯复合材料，其拉伸强度达到231MPa，压缩强度达到6.9MPa。
实施例3
裁剪60000*1500*12mm尺寸的中空夹芯织物，放置于小分子阻隔膜上面；配备80kg利德尔树脂有限公司的牌号为6128的不饱和树脂，树脂中添加8％的MgO糊增稠剂，以及1.5％的过氧化叔丁酯固化剂，控制中空夹芯织物的放布速度为1.5m/min，树脂的粘度为800mPa.s，以及流量为1.6kg/min，通过挤胶辊与压辊装置，使得树脂充分浸润中空织物，中空织物内部不会躺胶也不会有多余树脂，由此实现一体化连续复合；之后用尼龙复合膜将复合后的织物完全包裹，并放置于45℃的环境中，进行熟化20h，织物呈柔软橡皮糖状态，之后收卷、切割，得到中空夹芯织物预浸料，其树脂含量为45％且均匀。
将中空夹芯织物预浸料在120℃下进行后固化15min，在预定凸形形状模具上限位成型，得到凸形外形的中空夹芯复合材料，其拉伸强度达到255MPa，压缩强度达到6.7MPa。

Claims (7)

1.一种中空夹芯复合材料的制备方法，其特征在于，包括顺序相接的如下步骤：
(1)将裁定尺寸的中空夹芯织物与树脂在流水线上进行连续复合；
(2)将复合后的产品进行熟化，然后收卷、切割，得到中空夹芯织物预浸料；
(3)将中空夹芯织物预浸料置于模具中加热后固化，得到中空夹芯复合材料。
2.如权利要求1所述的中空夹芯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述树脂为改性不饱和聚酯树脂，在树脂中添加有5-30wt％的增稠剂MgO糊，以及0.5-5wt％的固化剂过氧化叔丁酯。
3.如权利要求1所述的中空夹芯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述中空夹芯织物与树脂在流水线上进行连续复合时，控制中空夹芯织物的放布速度为0.3-2.0m/min，控制树脂的粘度为200-2000mPa.s、流动速度为0.5-2kg/min。
4.如权利要求1所述的中空夹芯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述中空夹芯织物与树脂在流水线上进行连续复合时，通过挤压辊装置保证中空夹芯织物浸胶完全且均匀。
5.如权利要求1所述的中空夹芯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述中空夹芯织物与树脂在流水线上进行连续复合时，优选同时用小分子阻隔膜将复合后的制品完全包裹，之后用铝箔再次包裹。
6.如权利要求1所述的中空夹芯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述熟化温度为30-50℃，熟化时间为10-48h。
7.如权利要求1至5任一项所述的中空夹芯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述中空夹芯织物预浸料加热后固化的温度为120-140℃下，时间为5-15min。
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