CN110003620A - 一种玻璃纤维复合材料及其拉挤成型方法 - Google Patents

一种玻璃纤维复合材料及其拉挤成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种玻璃纤维复合材料及其拉挤成型方法，所述的玻璃纤维复合材料包括：玻璃纤维和基料；所述的基料包括：树脂、固化剂和脱模剂；所述的玻璃纤维为增强体，与配比的基料热固成型为玻璃纤维复合材料。一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，包括：将基料混合，将玻璃纤维与基料含浸、加热固化、拉挤成型等步骤。实施本发明使拉挤出的玻璃纤维复合材料的性能远超出现有技术中玻璃纤维复合材料的循环弯曲荷载能力，具有良好的受压回复力和刚性，能作为有更强更严格要求的产品的基础材料。

Description

一种玻璃纤维复合材料及其拉挤成型方法
技术领域
本发明涉及一种复合材料及其成型方法，更具体地说，涉及一种玻璃纤维复合材料及其拉挤成型方法。
背景技术
玻璃纤维复合材料也称作玻璃纤维增强塑料(Fiber Reinforced Plastics,简称为FRP)，是聚合物复合材料，它是以玻璃纤维作为增强体，合成树脂作为基料的复合材料。不同的基料组分，不同的拉挤成型工艺将产生不同的性能的玻璃纤维复合材料。玻璃纤维作为玻璃纤维复合材料的增强体，其自身具有很高的强度，但纤维之间是松散的，只能承受拉力，不能承受弯曲、剪切和压应力，不易做成各种需要的形状。当玻璃纤维与合成树脂结合，结合了合成树脂的粘弹性和弹塑性，使玻璃纤维复合材料成为刚性与韧性的结合体，质轻而硬，不导电，性能稳定，使它比普通塑料具有更强的耐冲击性和耐腐蚀性，可广泛应用在体育器材、玩具产品、户外器材、高压设备、无线产品、车辆、船舶、飞机等领域。
在现有技术中，由于玻璃纤维复合材料(FRP)是纤维通过基体聚合而成，纤维间强度由基体决定，一般弱于玻璃纤维，在垂直于玻璃纤维方向强度较弱，当在循环弯曲荷载下工作时，FRP很容易出现材料断裂、层间剥离、弹性衰减和变形过大等现象，致使玻璃纤维复合材料(FRP)材料的产品力量衰减快，使用寿命低。
影响玻璃纤维复合材料(FRP)的性能主要有：玻璃纤维与基料的配比以及玻璃纤维与基料的拉挤成型方法等因素，玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法是指在牵引设备的牵引下将连续的玻璃纤维进行树脂浸润并通过成型模具加热使树脂固化，来生产复合材料型材的工艺方法。
在现有技术的拉挤成型方法中，由于设计程序，温度，配比等因素的影响，使所产生的玻璃纤维复合材料产品存在易出现材料断裂、层间剥离、弹性衰减和变形过大等现象，致使玻璃纤维复合材料的力量衰减快，使用寿命低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种玻璃纤维复合材料及其拉挤成型方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：设计一种玻璃纤维复合材料，所述的玻璃纤维复合材料包括：玻璃纤维和基料；所述的基料包括：树脂、固化剂和脱模剂；所述的玻璃纤维为增强体，与配比的基料热固成型为玻璃纤维复合材料。
作为上述技术方案的进一步改进，以上所述的一种玻璃纤维复合材料，所述的玻璃纤维为：玻纤纱20-30束；所述的基料包括树脂、固化剂和脱模剂；所述的树脂占比为47-48％；固化剂占比为48-49％，脱模剂占比为2-4％。
作为上述技术方案的进一步改进，以上所述的一种玻璃纤维复合材料，所述的树脂为环氧树脂。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：设计一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，所述的方法包括以下步骤：
S1.将所述的基料成分树脂、固化剂和脱模剂按照配比混合搅拌；并将其放入浸料槽；
S2.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维进行烘烤除湿；
S3.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维进行穿纱；
S4.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维与基料在浸料槽内含浸；
S5.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维与基料的复合物进行初次加热固化；
S6.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维与基料的复合物进行二次加热固化；
S7.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维与基料的复合物牵引拉挤成型。
作为上述技术方案的进一步改进，以上所述的一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，
所述步骤S1的配料环境为45-60℃，搅拌速度为1000-1200转/分，搅拌时间为10-15分钟；所述浸料槽的温度环境为55-60℃。
所述步骤S2的温度环境为50-80℃，时间为1分钟；
所述步骤S4的温度环境为20-50℃，时间为6分钟；
所述步骤S5的加热固化包括预热和凝胶固化两个分步骤，预热的温度环境为120-135℃，凝胶固化的温度为150-170℃，加热时间为3分钟；
所述步骤S6的二次加热固化温度环境为125-145℃，加热时间为15分钟。
作为上述技术方案的进一步改进，以上所述的一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，所述的方法还包括在步骤S2之前，在牵引设备牵引作用下，使玻璃纤维增加张力的步骤。
作为上述技术方案的进一步改进，以上所述的一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，所述的方法还包括步骤：
S8.在牵引设备牵引作用下，对牵引拉挤成型的玻璃纤维与基料的复合物进行裁切。
作为上述技术方案的进一步改进，以上所述的一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，所述的树脂为环氧树脂。
作为上述技术方案的进一步改进，以上所述的一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，牵引设备的牵引速度保持在25-30cm/min。
作为上述技术方案的进一步改进，以上所述的一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，所述步骤S1的搅拌速度为1200转/分，配料搅拌时间为10分钟。
实施本发明的一种玻璃纤维复合材料及其拉挤成型方法，具有以下有益效果：
本发明研发了一种玻璃纤维复合材料的各种组分的配比及这种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，合理设定了材料成型期间加热的预热温度、凝胶温度、后固化温度、浸料槽温度、牵引速度等，使拉挤出的玻璃纤维复合材料的性能远超出现有技术中玻璃纤维复合材料的循环弯曲荷载能力，具有良好的受压回复力和刚性，其弯曲力量衰减不超过15％，弯曲疲劳强度能接受超过2万余次测试考验，能作为有更强更严格要求的产品的基础材料，可广泛应用于体育器材、玩具产品、户外器材、高压设备、无线产品、车辆、船舶、飞机等领域。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法的流程示意图。
具体实施方式
在本发明的一种玻璃纤维复合材料的实施例中，一种玻璃纤维复合材料，所述的玻璃纤维复合材料包括：玻璃纤维和基料；所述的基料包括：环氧树脂，固化剂和脱模剂；所述的玻璃纤维为增强体，与配比的基料热固成型为玻璃纤维复合材料。所述的玻璃纤维为：玻纤纱20-30束；所述的基料包括环氧树脂、固化剂和脱模剂；环氧树脂占比为47.54％；固化剂占比为48.46％，脱模剂占比为2％。所述的玻璃纤维为增强体，与配比的基料热固成型为玻璃纤维复合材料。
玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法是指在牵引设备的牵引下将连续的玻璃纤维进行树脂浸润并通过成型模具加热使树脂固化，来生产复合材料型材的工艺方法。在本发明的一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法实施例中，如图1所示，所述的方法包括以下步骤：S1.将所述的基料成分环氧树脂、固化剂和脱模剂按照配比混合搅拌；所述的搅拌速度为1200转/分，配料搅拌时间为10分钟。然后将其放入浸料槽，所述浸料槽的温度环境为55-60℃，以保持基料具有适度的弹性和粘性。S2.在牵引设备牵引作用下，首先将玻璃纤维增加张力，后再将玻璃纤维进行烘烤除湿；所述的温度环境为50-80℃，时间为1分钟；S3.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维进行穿纱；S4.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维与基料含浸；所述的温度环境为20-50℃，时间为6分钟；S5.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维与基料的复合物进行初次加热固化；所述的加热固化包括预热和凝胶固化两个分步骤，预热的温度环境为120-135℃，凝胶固化的温度为150-170℃，加热时间为3分钟；S6.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维与基料的复合物进行二次加热固化；所述的二次加热固化温度环境为125-145℃，加热时间为15分钟。S7.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维与基料的复合物牵引拉挤成型；S8.在牵引设备牵引作用下，对牵引拉挤成型的玻璃纤维与基料的复合物进行裁切。在所述的拉挤成型过程中，牵引设备的牵引速度保持在25-30cm/min。在玻璃纤维复合材料的形成过程中，玻璃纤维增加张力后，再进行后续的烘烤，穿纱，含浸等步骤，可有效提高玻璃钢型材的强度。烘烤除湿步骤的实施，可以有效去除玻璃纤维表面的液态成分，可使玻璃纤维与基料的结合更加密实，减少在测试中出现材料断裂和层间剥离现象。在生产玻璃纤维复合材料的进程中，保持浸料槽的温度环境为55-60℃的基本恒定值，可使基料的弹性和粘性保持稳定，从而可使最后成品的产品性能更加稳定。
综上所述，如本技术领域中普通技术人员可以了解的，本说明书中所述的只是本发明的一个较佳实施例，凡依本发明的构思所做的改变或修饰，皆应在本发明的权利要求保护范围内。

Claims (10)

1.一种玻璃纤维复合材料，其特征在于，所述的玻璃纤维复合材料包括：玻璃纤维和基料；所述的基料包括：树脂、固化剂和脱模剂；所述的玻璃纤维为增强体，与配比的基料热固成型为玻璃纤维复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维复合材料，其特征在于，所述的玻璃纤维为：玻纤纱20-30束；所述的基料包括树脂、固化剂和脱模剂；所述的树脂占比为47-48％；固化剂占比为48-49％，脱模剂占比为2-4％。
3.根据权利要求1或2所述的一种玻璃纤维复合材料，其特征在于，所述的树脂为环氧树脂。
4.一种权利要求1所述的玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
S1.将所述的基料成分树脂、固化剂和脱模剂按照配比混合搅拌；并将其放入浸料槽；
S2.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维进行烘烤除湿；
S3.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维进行穿纱；
S4.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维与基料在浸料槽内含浸；
S5.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维与基料的复合物进行初次加热固化；
S6.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维与基料的复合物进行二次加热固化；
S7.在牵引设备牵引作用下，将玻璃纤维与基料的复合物牵引拉挤成型。
5.根据权利要求4所述的一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，其特征在于，
所述步骤S1的配料环境为45-60℃，搅拌速度为1000-1200转/分，搅拌时间为10-15分钟；所述浸料槽的温度环境为55-60℃。
所述步骤S2的温度环境为50-80℃，时间为1分钟；
所述步骤S4的温度环境为20-50℃，时间为6分钟；
所述步骤S5的加热固化包括预热和凝胶固化两个分步骤，预热的温度环境为120-135℃，凝胶固化的温度为150-170℃，加热时间为3分钟；
所述步骤S6的二次加热固化温度环境为125-145℃，加热时间为15分钟。
6.根据权利要求4所述的一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，其特征在于，所述的方法还包括在步骤S2之前，在牵引设备牵引作用下，使玻璃纤维增加张力的步骤。
7.根据权利要求4所述的一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，其特征在于，所述的方法还包括步骤：
S8.在牵引设备牵引作用下，对牵引拉挤成型的玻璃纤维与基料的复合物进行裁切。
8.根据权利要求4所述的一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，其特征在于，所述的树脂为环氧树脂。
9.根据权利要求4所述的一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，其特征在于，牵引设备的牵引速度保持在25-30cm/min。
10.根据权利要求5所述的一种玻璃纤维复合材料的拉挤成型方法，其特征在于，所述步骤S1的搅拌速度为1200转/分，配料搅拌时间为10分钟。
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