CN116100875A - 复合板材及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料制品技术领域，公开了一种复合板材及其制造方法，该复合板材包括纤维织物层、拉挤片材以及固化层；该纤维织物层至少为两层；该拉挤片材至少为一个，该拉挤片材的相对两侧分别敷设有该纤维织物层，该纤维织物层与该拉挤片材通过该固化层固定。该复合板材能够在保证制造尺寸大型化的前提下，进一步提升力学性能。

Description

复合板材及其制造方法
技术领域
本发明涉及复合材料制品技术领域，尤其涉及一种复合板材及其制造方法。
背景技术
目前，风电叶片朝着大尺寸的方向发展。手糊工艺可以用于制备大型的、结构复杂的复合材料产品，该复合材料产品可用于制造风电叶片。手糊工艺又称接触成型工艺，是利用手工作业，把玻璃纤维织物和树脂交替铺在模具上，然后固化成型的工艺。具体的工艺过程为，在模具上涂刷含有固化剂的树脂混合物，再在其上铺贴一层按要求剪裁好的纤维织物，并用刷子、压辊或刮刀等工具压挤织物，使其均匀浸胶并排除气泡后，再涂刷树脂混合物并铺贴第二层纤维织物，重复上述过程直至达到所需厚度为止；然后，在一定压力作用下热压成型，或者利用树脂体系固化时放出的热量固化成型，即冷压成型；最后，脱模得到复合材料产品。
但是，上述手糊工艺得到的复合材料产品存在纤维弯折和树脂含量过高等缺陷，产品的力学性能较低。因此现有技术一般采用拉挤复合材料成型工艺进行复合材料产品的制造，提升产品的力学性能，但是该拉挤复合材料成型工艺无法适用于制备大型的、结构复杂的复合材料产品。
因此，亟需一种复合板材及其制造方法，以解决以上问题。
发明内容
根据本发明的一个方面，目的在于提供一种复合板材，该复合板材能够在保证制造尺寸大型化的前提下，进一步提升力学性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
复合板材，包括：
纤维织物层，所述纤维织物层至少为两层；
拉挤片材，所述拉挤片材至少为一个，所述拉挤片材的相对两侧分别敷设有所述纤维织物层；
固化层，所述纤维织物层与所述拉挤片材通过所述固化层固定。
作为本发明提供的复合板材的优选方案，相邻两个所述拉挤片材之间夹设有至少一层所述纤维织物层。
作为本发明提供的复合板材的优选方案，所述纤维织物层包裹于所述拉挤片材的外部。
作为本发明提供的复合板材的优选方案，多个所述纤维织物层分别铺设于所述拉挤片材的顶端面、底端面和侧立面。
作为本发明提供的复合板材的优选方案，所述拉挤片材为玻璃纤维拉挤片材、碳纤维拉挤片材或碳纤维/玻璃纤维混杂拉挤片材。
作为本发明提供的复合板材的优选方案，所述固化层为树脂固化形成。
作为本发明提供的复合板材的优选方案，所述纤维织物层的材质为玻璃纤维，和/或碳纤维，和/或芳纶纤维，和/或天然纤维，和/或超高分子量聚乙烯纤维，和/或聚酰胺纤维，和/或玄武岩纤维。
根据本发明的另一个方面，目的在于提供一种复合板材的制造方法，所述复合板材采用所述复合板材的制造方法进行制造，所述复合板材的制造方法包括：
步骤S100、在模具中铺设所述纤维织物层；
步骤S200、在所述纤维织物层上铺设所述拉挤片材；
步骤S300、在所述拉挤片材上铺设所述纤维织物层；
步骤S400、重复步骤S200和步骤S300，直至达到设计厚度；
步骤S500、真空灌注树脂，形成所述固化层；
步骤S600、脱模。
作为本发明提供的复合板材的制造方法的优选方案，在步骤S100之前，还包括如下步骤：
于所述模具中铺设脱模布。
作为本发明提供的复合板材的制造方法的优选方案，在步骤S500中，所述树脂为环氧树脂，和/或聚氨酯，和/或不饱和聚酯，和/或环氧乙烯基酯树脂。
本发明的有益效果：
本发明提供的复合板材包括纤维织物层、拉挤片材以及固化层。该纤维织物层至少为两层；该拉挤片材至少为一个，该拉挤片材的相对两侧分别敷设有该纤维织物层。也就是说，通过在两层纤维织物层中设置拉挤片材，能够对纤维织物层的力学性能进行改善。该纤维织物层与该拉挤片材通过该固化层固定。也就是说，该固化层能够对纤维织物层和拉挤片材进行可靠连接，保证结构的一体性和可靠性。该复合板材能够在保证制造尺寸大型化的前提下，进一步提升产品的力学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的复合板材的长度方向的剖视图一；
图2是本发明实施例一提供的复合板材的宽度方向的剖视图二；
图3是本发明实施例提供的复合板材的制造方法的流程图；
图4是本发明实施例二提供的复合板材的长度方向的剖视图一；
图5是本发明实施例二提供的复合板材的宽度方向的剖视图二。
图中：
1、纤维织物层；2、拉挤片材；3、固化层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的复合板材的长度方向的剖视图一；图2是本发明实施例一提供的复合板材的宽度方向的剖视图二。参照图1和图2，本实施例提供了一种复合板材。该复合板材包括纤维织物层1、拉挤片材2以及固化层3。
具体地，参照图1，该纤维织物层1至少为两层；该拉挤片材2为一个，该拉挤片材2的相对两侧分别敷设有该纤维织物层1。通过在两层纤维织物层1中设置拉挤片材2，能够对纤维织物层1的力学性能进行改善，有效防止纤维弯折的问题。上述力学性能包括材料在不同环境(不同温度、介质和湿度)下，承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击以及交变应力等)时所表现出的力学特征。
再为具体地，该纤维织物层1与该拉挤片材2通过该固化层3固定。在本实施例中，该固化层3通过树脂固化形成。也就是说，该固化层3能够对纤维织物层1和拉挤片材2进行可靠连接，保证整个复合板材的结构一体性和可靠性。
更为具体地，在本实施例中，该拉挤片材2的上下相对两侧部分别至少设置一层该纤维织物层1。在其他实施例中，相邻两个该拉挤片材2之间也可以敷设多层纤维织物层1。该纤维织物层1的数量和铺设角度可以根据实际生产中的具体设计要求进行选择，本实施例在此不做限制。
可选地，该拉挤片材2为玻璃纤维拉挤片材、碳纤维拉挤片材或碳纤维/玻璃纤维混杂拉挤片材。其中，玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好以及机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。碳纤维主要由碳元素组成，具有耐高温、抗摩擦、导热及耐腐蚀等特性，且沿纤维轴向具有很高的强度和模量，且由于碳纤维的密度小，因此比强度和比模量均较高。在实际生产中，可以根据成品风电叶片的强度或硬度特性需求对该拉挤片材2的材料进行选择，本实施例并不做限制。
可选地，该纤维织物层1的材质可以为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、天然纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚酰胺纤维和玄武岩纤维中的任一种，或者其中任意几种的组合。且同一个复合板材中的多层纤维织物层1也可以采用不同的材质制成。且本实施例对该纤维织物层1的编织方式不做限制，该纤维织物层1可以为单向布、多轴向布、连续毡、短切毡或表面毡，且同一个复合板材中的多层纤维织物层1也可以采用不同的编织方式制成。
在本实施例中，多个该纤维织物层1分别铺设于该拉挤片材2的顶端面、底端面和侧立面中的任一面或任意几个面上。在其他实施例中，该纤维织物层1包裹于该拉挤片材2的外部，可以是利用纤维织物层1对拉挤片材2进行完全包裹，也可以是利用纤维织物层1对拉挤片材2进行部分包裹。
图3是本发明实施例提供的复合板材的制造方法的流程图。参照图3，本实施例还提供了一种复合板材的制造方法。本实施例提供的复合板材采用该复合板材的制造方法进行制造。
具体地，该复合板材的制造方法具体包括如下步骤：
首先，于该模具的内表面铺设一层脱模布，然后进行如下步骤：
步骤S100、在模具中铺设该纤维织物层1；
步骤S200、在该纤维织物层1上铺设该拉挤片材2；
步骤S300、在该拉挤片材2上铺设该纤维织物层1；
步骤S400、重复步骤S200和步骤S300，直至达到设计厚度，
步骤S500、真空灌注树脂，形成固化层3；
步骤S600、脱模。
需要说明的是，在步骤S400中，在交替铺设纤维织物层1和拉挤片材2的过程中，需要保证最后铺设的为纤维织物层1，并在最后铺设的纤维织物层1的表面再次铺设一层脱模布。
具体地，在步骤S400和步骤S500之间还要进行如下步骤：在顶部的脱模布上铺设一层带孔薄膜；并按要求放置连续毡、VAP膜、导流管以及注胶口；然后铺设真空薄膜，并封真空保压。
再为具体地，在步骤S500中，该树脂为环氧树脂、聚氨酯、不饱和聚酯和环氧乙烯基酯树脂中的任一种或其中几种的组合。
实施例二
图4是本发明实施例二提供的复合板材的长度方向的剖视图一；图5是本发明实施例二提供的复合板材的宽度方向的剖视图二。参照图4和图5，本实施例与实施例一的不同之处在于，本实施例提供的复合板材中的拉挤片材2至少为两层，每层拉挤片材2的数量为一个或至少两个，优选地，参照图4和图5，多层拉挤片材2相互平行间隔设置，相邻两层拉挤片材2之间夹设至少一层纤维织物层1，每层的多个拉挤片材2同样相互平行间隔设置，形成排列规则的多个拉挤片材列组，进一步提升复合板材的内部支撑性能。
具体地，多个拉挤片材列组的排列方式也可以采用不规则形式，每组拉挤片材列组中的多个拉挤片材2之间也可以采用非平行方式进行排列。上述多个拉挤片材2的排列方式可以根据实际设计需求进行选择，本实施例在此不做限制。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.复合板材，其特征在于，包括：
纤维织物层(1)，所述纤维织物层(1)至少为两层；
拉挤片材(2)，所述拉挤片材(2)至少为一个，所述拉挤片材(2)的相对两侧分别敷设有所述纤维织物层(1)；
固化层(3)，所述纤维织物层(1)与所述拉挤片材(2)通过所述固化层(3)固定。
2.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，相邻两个所述拉挤片材(2)之间夹设有至少一层所述纤维织物层(1)。
3.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述纤维织物层(1)包裹于所述拉挤片材(2)的外部。
4.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，多个所述纤维织物层(1)分别铺设于所述拉挤片材(2)的顶端面、底端面和侧立面。
5.根据权利要求1-4任一项所述的复合板材，其特征在于，所述拉挤片材(2)为玻璃纤维拉挤片材、碳纤维拉挤片材或碳纤维/玻璃纤维混杂拉挤片材。
6.根据权利要求1-4任一项所述的复合板材，其特征在于，所述固化层(3)为树脂固化形成。
7.根据权利要求1-4任一项所述的复合板材，其特征在于，所述纤维织物层(1)的材质为玻璃纤维，和/或碳纤维，和/或芳纶纤维，和/或天然纤维，和/或超高分子量聚乙烯纤维，和/或聚酰胺纤维，和/或玄武岩纤维。
8.复合板材的制造方法，其特征在于，如权利要求1-7任一项所述的复合板材采用所述复合板材的制造方法进行制造，所述复合板材的制造方法包括：
S100、在模具中铺设所述纤维织物层(1)；
S200、在所述纤维织物层(1)上铺设所述拉挤片材(2)；
S300、在所述拉挤片材(2)上铺设所述纤维织物层(1)；
S400、重复步骤S200和步骤S300，直至达到设计厚度；
S500、真空灌注树脂，形成所述固化层(3)；
S600、脱模。
9.根据权利要求8所述的复合板材的制造方法，其特征在于，在步骤S100之前，还包括如下步骤：
于所述模具中铺设脱模布。
10.根据权利要求8所述的复合板材的制造方法，其特征在于，在步骤S500中，所述树脂为环氧树脂，和/或聚氨酯，和/或不饱和聚酯，和/或环氧乙烯基酯树脂。
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