CN114986774A - 一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法 - Google Patents

一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法，将金属丝网与高分子膜片交错层叠，然后加热使高分子膜片熔化，同时加压使金属丝网与熔化后的高分子材料结合在一起，制备获得金属丝网与高分子材料复合而成的复合材料。通过本发明交错层叠热压方法制造的金属丝网与高分子复合材料，能在保有聚氨酯阻尼性能的基础上，实现结构阻尼性能一体化。

Description

一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法
技术领域
本发明涉及复合材料的技术领域，尤其是指一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法。
背景技术
高分子聚氨酯基复合材料能在保有聚氨酯阻尼性能的基础上，实现结构阻尼性能一体化。聚氨酯是一类性能优异的粘弹性阻尼材料，与传统树脂比较，与增强材料的结合性良好，此外，聚氨酯还具备了绿色环保、粘度低、成形速率快的特点。因此，在兼具聚氨酯自身阻尼性能的前提下，人们以聚氨酯为基体制造聚氨酯基复合材料。由其它不同类型材料作为增强体的聚氨酯基复合材料以其良好的力学和物理化学性能，不仅解决了单一使用聚氨酯的结构性能缺陷问题，而且能代替很多场合下的常规传统材料，应用前景广阔。研究聚氨酯基复合材料的关键是增强材料和制造工艺的选择，这两者决定了增强聚氨酯复合材料的性能、成本以及制造复杂程度。目前国内外主要选用连续纤维、短纤维、颗粒填料作为聚氨酯基复合材料的增强体，但是这三种增强材料存在很多问题，如成本高、增强体团聚影响性能、制造工艺复杂等。采用金属编织物作为增强体，在保证增强体含量的基础上具备增强体均匀性良好的优势，金属的结构性能优越，和常用的连续长纤维比价格低廉，而且聚氨酯对金属的粘合能力强。编织物由于从结构上看，比连续纤维、短纤维以及颗粒填料更为复杂，因而编织物与聚氨酯基体结合是制造该类复合材料的难点，合理的制造工艺是解决难点的关键。中国发明申请号CN202110966518.0发明名称为一种用于减振的复合材料及其制备方法，将高分子材料挤压渗入金属丝网，或注射将高分子材料渗入金属丝网制备金属丝网与高分子材料的复合材料，工艺较为复杂，生产效率较低，制造成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法，通过交错层叠热压方法制造的金属丝网与高分子复合材料，能在保有聚氨酯阻尼性能的基础上，实现结构阻尼性能一体化。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法，将金属丝网与高分子膜片交错层叠，然后加热使高分子膜片熔化，同时加压使金属丝网与熔化后的高分子材料结合在一起，制备获得金属丝网与高分子材料复合而成的复合材料。
优选的，所述金属丝网为304不锈钢丝网，所述高分子膜片为可二次热塑的聚醚型TPU薄膜片，把304不锈钢丝网和可二次热塑的聚醚型TPU薄膜片交错层叠成热压坯体，然后加热使聚醚型TPU薄膜片熔化，加压使304不锈钢丝网与熔化后的聚醚型TPU高分子材料结合在一起，制备获得304不锈钢金属丝网与聚醚型TPU高分子材料复合而成的复合材料。
优选的，所述的制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法，包括以下步骤：
1)制备304不锈钢丝网和聚醚型TPU薄膜片
先按目标不锈钢丝网/聚氨酯复合板的设计要求，选定所需304不锈钢丝网的目数和聚醚型TPU薄膜片的厚度，然后，裁切出所需长度和宽度的不锈钢丝网和TPU薄膜片；
2)叠制复合板的热压坯体
复合板热压成形前的毛坯料，称为热压坯体；取裁切获得的某一目数304不锈钢丝网若干片，以及某一厚度聚醚型TPU薄膜片若干片，叠置方式为：底层为聚醚型TPU薄膜片，第二层为304不锈钢丝网，第三层为聚醚型TPU薄膜片，第四层为304不锈钢丝网，……，如此类推，304不锈钢丝网和聚醚型TPU薄膜片单层交错叠放，304不锈钢丝网为单数层，聚醚型TPU薄膜片为双数层，叠放的最后一层即顶层为聚醚型TPU薄膜片，以此方式制备热压坯体，最后，用不粘耐热防油纸包裹热压坯体；
3)装载热压坯体
先把热压坯体放入模架中，模架由上模板和下模板构成，下模板的导柱安装在上模板的导套内，上模板能上下滑动，热压坯体被上、下模板夹持，再把夹持有热压坯体的模架放入加热炉中，按目标不锈钢丝网/聚氨酯复合板的设计要求，选择只靠上模板自身重力对热压坯体保持压力或在上模板顶部加重块增大压力；
4)加热热压坯体制造不锈钢丝网/聚氨酯复合板
关闭加热炉门，设置加热炉参数后启动加热，加热炉内达到设定温度后保温特定时间后停止加热，打开加热炉门散热特定时间，待复合板冷却固化后取出模架，从模架中取出不锈钢丝网/聚氨酯复合板。
优选的，所述不锈钢丝网/聚氨酯复合板的不锈钢体积百分比为3.0％～50％，该体积百分比计算方法为：所用不锈钢丝网质量换算成体积后，除以复合板的总体积。
优选的，所述304不锈钢丝网的目数选择范围为12～100目。
优选的，所述聚醚型TPU薄膜片的厚度选择范围为0.2～1mm。
优选的，所述金属丝网为金属丝网带料，所述高分子膜片为高分子膜片带料，将金属丝网带料与高分子膜片带料叠在一起，再卷叠，形成金属丝网与高分子膜片交错层叠的紧密卷叠坯体，然后再进行热压。
优选的，所述金属丝网为金属丝网带料，所述高分子膜片为高分子膜片带料，将金属丝网带料与高分子膜片带料叠在一起，再卷叠，形成金属丝网带料与高分子膜片带料交错层叠的卷叠坯体，再将这个卷叠坯体作为连续冲压的原材料，再旋转释放卷叠坯体同时将叠在一起的金属丝网带料与高分子膜片带料送达到落料冲压模具上进行冲压落料，并使落下的材料在落料模具孔中堆叠在一起(像变压器的硅钢片那样叠冲在一起)，形成金属丝网与高分子膜片交错层叠的坯体，达到需要的厚度后再进行热压，使金属丝网与熔化后的高分子材料结合在一起，制备获得金属丝网与高分子材料复合而成的复合材料。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、制造获得的聚氨酯基复合材料，TPU均匀贯穿于丝网层间，且复合板的板厚均匀，密度小于同种材料的致密金属从而实现结构轻量化，在保有聚氨酯阻尼性能的基础上，实现结构阻尼性能一体化。
2、本发明的交错层叠热压方法，在丝网层间预放聚氨酯原料，能减短聚氨酯熔融浸入路程，便于聚氨酯浸入，并大幅度减小的挤压力，避免丝网受力变形的问题。
3、本发明的复合材料总体工艺流程短，工艺过程易于操作控制，总体成本低，市场应用前景良好，可以创造重大的经济效益。
4、本发明的交错层叠热压方法使TPU充分浸渗到不锈钢丝网的网孔中，而且两种材料均匀互穿，复合板的板厚均匀。
具体实施方式
下面结合多个具体实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例交错层叠热压方法制造的不锈钢丝网/聚氨酯复合板，原料为12目的304不锈钢丝网与0.4毫米厚的聚醚型TPU薄膜片，丝网层数为15，上模板和重块总重为38.8kg。
上述复合板，应用步骤及其工艺条件如下：
步骤1：从外购的若干米长、1米宽一捆的12目的304不锈钢丝网捆上，长度方向每隔100mm，用剪刀沿着宽度方向剪切，剪出若干条长1米、宽100mm的304不锈钢丝网带，然后采用闸刀型裁切装置切出304不锈钢丝网，每片304不锈钢丝网尺寸为100mm×100mm方形网片。从外购的若干米长、1.3米宽一卷的0.4毫米厚的聚醚型TPU薄膜卷上，长度方向每隔100mm，用切割尺沿着宽度方向剪切，每100mm为一条，切出若干条长1.3米、宽100mm的聚醚型TPU薄膜带，然后采用闸刀型裁切装置切出聚醚型TPU薄膜片，每片聚醚型TPU薄膜片尺寸为100mm×100mm；
步骤2：取用上一步骤裁切获得的12目的304不锈钢丝网15片，以及0.4毫米厚的聚醚型TPU薄膜片16片，以单层交错层叠的方式制备热压坯体。用闸刀型裁切装置裁剪不粘耐热防油纸，得到尺寸为150mm×150mm的不粘耐热防油纸，最后用不粘耐热防油纸包裹好热压坯体；
步骤3：先把热压坯体放入模架中，模架由上模板和下模板构成，下模板的导柱安装在上模板的导套内，上模板能上下滑动，热压坯体被上、下模板夹持，再把夹持有热压坯体的模架放入加热炉中，选择在上模板顶部加重块增大压力，上模板与重块的总重为38.8kg。加热炉由佛山市石湾胜兴热工设备厂生产，型号为FH202-2，额定功率为7KW，额定温度为650℃，炉内腔尺寸为长350mm×宽500mm×高350mm。加热炉温控器PID设定为P＝50、I＝250、D＝60，加热炉设定温度为200℃；
步骤4：关闭加热炉门，加热炉温控器PID设定为P＝50、I＝250、D＝60，加热炉设定温度为200℃，启动加热。加热炉内达到设定的200℃后保温1.5小时后停止加热，打开加热炉门散热一定时间，待复合板冷却固化后取出模架，从模架中取出不锈钢丝网/聚氨酯复合板。
交错层叠热压方法制造的不锈钢丝网/聚氨酯复合板复合效果良好，聚醚型TPU贯穿于若干层叠合的不锈钢丝网层间，且不锈钢丝网层间的聚醚型TPU厚度均匀。不锈钢丝网/聚氨酯复合板的不锈钢体积百分比为11.82％。经实验检测，与基体材料聚醚型TPU相比，复合材料的拉伸强度提高约3.4倍、压缩强度提高了约5.6倍。
实施例2
本实施例交错层叠热压方法制造的不锈钢丝网/聚氨酯复合板，原料为40目的304不锈钢丝网与0.3毫米厚的聚醚型TPU薄膜片，丝网层数为15，上模板和重块总重为38.8kg。
上述复合板，应用步骤及其工艺条件基本同实施例1，与实施例1不同的是本实施例：步骤1中的304不锈钢丝网为40目，聚醚型TPU薄膜片厚度为0.3毫米。
不锈钢丝网/聚氨酯复合板的不锈钢体积百分比为12.02％。经实验检测，与基体材料聚醚型TPU相比，复合材料的拉伸强度提高约3.7倍、压缩强度提高了约5.4倍。
实施例3
本实施例交错层叠热压方法制造的不锈钢丝网/聚氨酯复合板，原料为40目的304不锈钢丝网与0.2毫米厚的聚醚型TPU薄膜片，丝网层数为20，上模板和重块总重为38.8kg。
上述复合板，应用步骤及其工艺条件基本同实施例1，与实施例1不同的是本实施例：步骤1中的304不锈钢丝网为40目，聚醚型TPU薄膜片厚度为0.2毫米；步骤2中的304不锈钢丝网为20片，聚醚型TPU薄膜片为21片。
不锈钢丝网/聚氨酯复合板的不锈钢体积百分比为17.2％。经实验检测，与基体材料聚醚型TPU相比，复合材料的拉伸强度提高约5.5倍、压缩强度提高了约6.3倍。
实施例4
本实施例交错层叠热压方法制造的不锈钢丝网/聚氨酯复合板，原料为100目的304不锈钢丝网与0.4毫米厚的聚醚型TPU薄膜片，丝网层数为15，只用上模板压，上模板重8kg。
上述复合板，应用步骤及其工艺条件基本同实施例1，与实施例1不同的是本实施例：步骤1中的304不锈钢丝网为100目；步骤3中，只用上模板压，上模板重8kg。
不锈钢丝网/聚氨酯复合板的不锈钢体积百分比为10.91％。经实验检测，与基体材料聚醚型TPU相比，复合材料的拉伸强度提高约3.2倍、压缩强度提高了约7.6倍。
实施例5
本实施例将金属丝网带料与高分子膜片带料叠在一起，再卷叠，形成金属丝网与高分子膜片交错层叠的紧密卷叠坯体，然后再进行热压，加热使高分子膜片带料熔化，加压使金属丝网带料与熔化后的高分子材料结合在一起，制备获得金属丝网与高分子材料复合而成的复合材料。
实施例6
本实施例将金属丝网带料与高分子膜片带料叠在一起，再卷叠，形成金属丝网带料与高分子膜片带料交错层叠的卷叠坯体，再将这个卷叠坯体作为连续冲压的原材料，再旋转释放卷叠坯体同时将叠在一起的金属丝网带料与高分子膜片带料送达到落料冲压模具上进行冲压落料，并使落下的材料在落料模具孔中堆叠在一起(像变压器的硅钢片那样叠冲在一起)，形成金属丝网与高分子膜片交错层叠的坯体，达到需要的厚度后再进行热压，使金属丝网与熔化后的高分子材料结合在一起，制备获得金属丝网与高分子材料复合而成的复合材料。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法，其特征在于：将金属丝网与高分子膜片交错层叠，然后加热使高分子膜片熔化，同时加压使金属丝网与熔化后的高分子材料结合在一起，制备获得金属丝网与高分子材料复合而成的复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法，其特征在于：所述金属丝网为304不锈钢丝网，所述高分子膜片为可二次热塑的聚醚型TPU薄膜片，把304不锈钢丝网和可二次热塑的聚醚型TPU薄膜片交错层叠成热压坯体，然后加热使聚醚型TPU薄膜片熔化，加压使304不锈钢丝网与熔化后的聚醚型TPU高分子材料结合在一起，制备获得304不锈钢金属丝网与聚醚型TPU高分子材料复合而成的复合材料。
3.根据权利要求2所述的一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备304不锈钢丝网和聚醚型TPU薄膜片
先按目标不锈钢丝网/聚氨酯复合板的设计要求，选定所需304不锈钢丝网的目数和聚醚型TPU薄膜片的厚度，然后，裁切出所需长度和宽度的不锈钢丝网片和TPU薄膜片；
2)叠制复合板的热压坯体
复合板热压成形前的毛坯料，称为热压坯体；取裁切获得的某一目数304不锈钢丝网若干片，以及某一厚度聚醚型TPU薄膜片若干片，叠置方式为：底层为聚醚型TPU薄膜片，第二层为304不锈钢丝网片，第三层为聚醚型TPU薄膜片，第四层为304不锈钢丝网片，……，如此类推，304不锈钢丝网和聚醚型TPU薄膜片单层交错叠放，304不锈钢丝网为单数层，聚醚型TPU薄膜片为双数层，叠放的最后一层即顶层为聚醚型TPU薄膜片，以此方式制备热压坯体，最后，用不粘耐热防油纸包裹热压坯体；
3)装载热压坯体
先把热压坯体放入模架中，模架由上模板和下模板构成，下模板的导柱安装在上模板的导套内，上模板能上下滑动，热压坯体被上、下模板夹持，再把夹持有热压坯体的模架放入加热炉中，按目标不锈钢丝网/聚氨酯复合板的设计要求，选择只靠上模板自身重力对热压坯体保持压力或在上模板顶部加重块增大压力；
4)加热热压坯体制造不锈钢丝网/聚氨酯复合板
关闭加热炉门，设置加热炉参数后启动加热，加热炉内达到设定温度后保温特定时间后停止加热，打开加热炉门散热特定时间，待复合板冷却固化后取出模架，从模架中取出不锈钢丝网/聚氨酯复合板。
4.根据权利要求3所述的一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法，其特征在于：所述不锈钢丝网/聚氨酯复合板的不锈钢体积百分比为3.0％～50％，该体积百分比计算方法为：所用不锈钢丝网质量换算成体积后，除以复合板的总体积。
5.根据权利要求3所述的一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法，其特征在于：所述304不锈钢丝网的目数选择范围为12～100目。
6.根据权利要求3所述的一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法，其特征在于：所述聚醚型TPU薄膜片的厚度选择范围为0.2～1mm。
7.根据权利要求1所述的一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法，其特征在于：所述金属丝网为金属丝网带料，所述高分子膜片为高分子膜片带料，将金属丝网带料与高分子膜片带料叠在一起，再卷叠，形成金属丝网带料与高分子膜片带料交错层叠的紧密卷叠坯体，然后再进行热压。
8.根据权利要求1所述的一种制备金属丝网/高分子材料复合的交错层叠热压方法，其特征在于：所述金属丝网为金属丝网带料，所述高分子膜片为高分子膜片带料，将金属丝网带料与高分子膜片带料叠在一起，再卷叠，形成金属丝网带料与高分子膜片带料交错层叠的卷叠坯体，再将这个卷叠坯体作为连续冲压的原材料，再旋转释放卷叠坯体同时将叠在一起的金属丝网带料与高分子膜片带料送达到落料冲压模具上进行冲压落料，并使落下的材料在落料模具孔中堆叠在一起，形成金属丝网与高分子膜片交错层叠的坯体，达到需要的厚度后再进行热压，使金属丝网与熔化后的高分子材料结合在一起，制备获得金属丝网与高分子材料复合而成的复合材料。
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