CN116922823A - 预浸料及其制备方法、复合材料制造方法、隔热型材 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种预浸料及其制备方法、复合材料制造方法、隔热型材、结构型材，包括基体材料，以及浸在所述基体材料里面的一层或多层连续纤维，所述连续纤维的长度大于50mm，所述连续纤维的方向与预浸料长度方向之间呈一个夹角α，且0°<α≤90°或‑90°≤α<0°；或者，所述连续纤维中与预浸料长度方向平行的直线段长度小于预浸料的长度，所述直线段的长度小于500mm；该预浸料使其线性热膨胀系数接近铝合金的线性热膨胀系数，以减少在室内外温差较大时包含有预浸料的门窗的形变量，提高用户的使用体验。

Description

预浸料及其制备方法、复合材料制造方法、隔热型材

技术领域

本发明涉及一种预浸料及其制备方法、复合材料制造方法、复合材料隔热型材、复合结构型材。

背景技术

门窗幕墙框架型材承担着承载、保温、防火和防水等功能，基于安全性与稳定性，门窗多为铝合金、钢、铜等金属材料制作而成，而金属尤其是铝合金材料导热较快，铝合金材质的门窗的保温效果无法得到满足。

基于上述问题，目前市场上主流的门窗幕墙框架材料为“断桥铝”，即在铝合金之间连接有导热性差的复合材料隔热型材的复合结构型材，以提高门窗的保温性能。

但是，基于铝合金材料与复合材料之间的线性热膨胀系数相差较大，当室内外温差较大时，由于室外侧的铝合金的变形大大大于连接在铝合金之间的复合材料隔热型材的变形，具有“断桥铝”这种复合结构框架系统的铝合金门窗幕墙容易出现变形，导致门窗幕墙系统漏水、关闭不严和保温性能下降。

发明内容

有鉴于此，本发明提供预浸料及其制备方法和复合材料制造方法用以制备、接近铝合金材料的线性热膨胀系数的复合材料隔热型材和采用所述复合材料隔热型材制作的复合结构型材，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

第一方面，根据本发明实施例的预浸料，包括基体材料，以及浸在所述基体材料里面的一层或多层连续纤维，所述连续纤维的长度大于50mm，所述连续纤维的方向与预浸料长度方向之间呈一个夹角α，且0°<α≤90°或-90°≤α<0°；或者，

所述连续纤维中与预浸料长度方向平行的直线段长度小于预浸料的长度，所述直线段的长度小于500mm。

所述基体材料包括但不限于热塑性树脂、热固性树脂、无机胶凝材料和金属材料。

优选地，所述夹角α的角度范围为30°≤α≤60°或-60°≤α≤-30°。

优选地，多层所述连续纤维包括相邻层的连续纤维，其中相邻层的连续纤维的延伸方向相互交叉且多层所述连续纤维之间通过线性纤维进行连接。

优选地，所述连续纤维体积占所述预浸料总体积的25-70％，在这个范围内，纤维能够对所述复合材料的强度作出最优的贡献。

优选地，所述预浸料的至少一侧表面还形成有热塑性薄膜，所述热塑性薄膜的厚度为5μm-4mm，所述热塑性薄膜的功能包括但不限于对预浸料进行封装、隔离、保护或对采用所述预浸料制造的复合材料进行的保护、装饰、提供纹理等功能的一种或多种的组合，采用这种复合有薄膜的预浸料制作所述复合材料，既可以解决预浸料的封装或保护问题，又可以减免对复合材料表面进行粘接或涂装等二次加工步骤。

优选地，所述基体材料为热塑性基体树脂，所述预浸料由所述热塑性基体树脂的低分子热塑性树脂反应前体浸渍所述连续纤维制成，这样低粘度的低分子热塑性树脂反应前体可以迅速充分地浸渍纤维，可选地，可以将热塑性树脂反应前体充分固化，这样所制备的预浸料能够长期储存，并且有所述预浸料制备的复合材料可以回收利用；当然，也可以将已经固化好的固态热塑性树脂基体加热熔融成液态再浸渍纤维制造所述预浸料，由于熔体粘度高，通常需要对熔体施加压力才能将纤维浸透，液态热塑性树脂熔体浸透了纤维后需要冷却才能定型成为所述预浸料。

第二方面，本发明实施例还提供一种预浸料的制备方法，包括如下步骤：

将一层或多层连续纤维的方向调整为与预浸料长度方向呈夹角α，且0°<α≤90°或-90°≤α<0°；或者，

将一层或多层所述连续纤维的方向调整或切割，以使所述连续纤维中与预浸料长度方向平行的的直线段长度小于预浸料的长度，所述直线段长度大于50mm且小于500mm；或者，

对所述连续纤维进行切割，使平行于预浸料长度方向的轴向连续纤维长度小于预浸料长度且小于500mm。

利用液态基体材料浸渍一层或多层所述连续纤维。

优选地，所述利用液态基体材料浸渍一层或多层所述连续纤维之前，包括：

将所述液态基体材料浇注在热塑性薄膜或离型纸上，在所述热塑性薄膜或离型纸上利用所述液态基体材料浸渍一层或多层所述连续纤维，这样便于所述预浸料的连续成型。

优选地，所述将一层或多层连续纤维的方向调整为与预浸料长度方向呈夹角α包括：

先制成连续纤维平行于长度方向的单向连续纤维织物，然后将相邻层单向连续纤维织物裁剪并拼接在一起使其中相邻层的连续纤维相互交叉并且与所述织物的长度方向呈夹角α，且0°<α≤90°或-90°≤α<0°。

优选地，所述将一层或多层连续纤维的方向调整为与预浸料长度方向呈夹角α包括:

先制成连续纤维平行于长度方向的单向连续纤维预浸料，然后将相邻层单向连续纤维预浸料裁剪并拼接在一起使其中相邻层的连续纤维相互交叉并且与所述织物的长度方向呈夹角α，且0°<α≤90°或-90°≤α<0°。

按以上方法，使用简单的设备就可以很方便制造所述预浸料，并且使纤维夹角和纤维含量准确可靠，而且可以避免使用昂贵的纤维排布设备。

第三方面，本发明实施例还提供一种复合材料的制造方法，所述制造方法包括预浸料的制备方法；

将所述预浸料固化和/或定型，所述固化和/或定型包括但不限于接触加热、微波加热、紫外光固化、超声波加热中的一种或多种的组合，这些方法有助于液态基体材料快速固化，提高所述预浸料的生产效率。

优选地，将所述预浸料固化和/或定型包括：将所述预浸料牵引通过一个带有周向封闭的型腔的模具进行固化和/或定型，由于液态基体材料通常具有挥发型，产生环境污染，这样的方法可以避免污染空气和环境因素如湿度、温度对品质的干扰。

优选地，所述将所述预浸料牵引通过一个带有周向封闭的型腔的模具进行固化和/或定型，包括：

连续牵引所述连续纤维织物或者预浸料通过所述模具，并且在进入所述模具前对所述连续纤维织物或者所述预浸料进行缝合或者粘合或者焊接，这样可以在预浸料进入模具固化前对预浸料中的纤维进行连接和补强，防止纤维搭接处成为所述复合材料的受力薄弱点，同时，在生产带型腔的复合材料型材时，这种方法先时纤维形成了封闭的型腔，使型腔的周长固定下来，制得的复合材料型腔尺寸更为精确。

第四方面，本发明实施例还提供了一种复合材料隔热型材，，包括：复合材料，由上述任意一种预浸料制成和/或采用上述任意一种预浸料的制备方法制成；有膨胀防火材料，所述膨胀防火材料设置在所述复合材料的表面或者内部，所述膨胀防火材料包括但不限于膨胀石墨、磷酸盐类膨胀防火材料的一种或多种的组合。设置所述膨胀防火材料的方法包括但不限于1)将防火膨胀材料制成片材附着与所述复合材料隔热型材表面；或2)将防火膨胀材料附着在所述连续纤维上与液态基体材料一起成型为预浸料再成型为复合材料隔热型材或者直接成为所述复合材料隔热型材；或3)将防火膨胀材料混合在所述液态基体材料中与所述连续纤维一起成型为预浸料再成型为复合材料隔热型材或者直接成为所述复合材料隔热型材；中的一种或多种的组合。

第五方面，本发明实施例还提供一种复合结构型材，包括第一型材和/或第二型材和所述的复合材料隔热型材，所述第一型材和/或第二型材与所述复合材料隔热型材料进行机械卡接和/或粘接成为一体。

优选地，所述第一型材和/或第二型材为金属型材，所述金属型材为铝合金

型材，所述铝合金型材与所述复合材料隔热型材通过卡接槽和卡接头进行连接，所述卡接头位于所述复合材料隔热型材上，所述卡接头的压缩弹性变形率大于5％或者所述卡接槽和所述卡接头之间具有弹性层，所述弹性层的压缩变形率大于5％,优选地，所述卡接头或弹性层材料的压缩弹性变形大于15％，更优选地，大于30％，最优选地，所述卡接头或弹性层的可恢复形变为30～300％之间，使所述卡接头或弹性层能够压缩变形同时还具备一定的强度；所述弹性层可以附着与所述卡接槽表面或者附着于所述卡接头表面或者在卡接前采用液态的弹性层材料前体施加于卡接槽中或卡街头表面然后在配装卡接后形成所诉弹性层；这样，在室内外温差大时，第一型材或第二型材和复合材料隔热型材之间会产生少许形变差异，而这种形变差异可以通过所述的弹性层进行补偿。

优选地，所述卡接槽包括卡接脚，通过所述卡接脚的卡接将所述卡接头卡接在所述卡接槽中，优选地，所述卡接脚在卡接前张开，在所述卡接头配装入所述卡接槽后对所述卡接脚进行滚压使所述卡接脚卡牢所述卡接头，这样的方式可以兼容现有断桥铝门窗的穿条设备。

优选地，所述弹性材料选自尼龙、三元乙丙橡胶、热塑性聚氨酯弹性体、聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、聚甲醛、橡胶中一种或多种的组合，优选地，选自尼龙、聚氯乙烯、三元乙丙橡胶、聚氨酯，采用这些材料，因为它们具备足够的强度和一定的润滑性能可以降低所述隔热型材的卡接头配装入所述卡接槽时的阻力。

第六方面，本发明实施例还提供一种门窗幕墙系统，所述门窗幕墙系统包括所述的复合结构型材制作的框架。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

本发明公开的预浸料及其制备方法、复合材料制造方法、隔热型材、复合结构型材及其在门窗幕墙框架中的应用，该预浸料中的一层或多层连续纤维的方向与预浸料的长度方向之间的夹角α，且0°<α≤90°或-90°≤α<0°；或者，连续纤维中与预浸料长度方向平行的直线段长度小于预浸料的长度，所述直线段的长度小于500mm；以使得该预浸料制得的复合材料的线性热膨胀系数接近金属尤其是钢和铝合金的线性热膨胀系数，不但可以发挥连续纤维的强度优势使隔热型材可以做得大，直接承受玻璃载荷，可以复合防火隔断火焰传播功能，而且可以减少在室内外温差较大时包含有预浸料制得的所述复合材料隔热型材的复合结构门窗幕墙框架的门窗幕墙系统的形变量，使所述门窗幕墙系统的保温性、密封性、结构稳定性和防火性能。

附图说明

图1a为本发明实施例提供的预浸料中的连续纤维织物中的纤维方向与预浸料的长度方向之间的夹角α的结构示意图；

图1b为本发明实施例提供的预浸料中若干短纤维的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的预浸料中三层连续纤维与缝线的俯视图；

图3为图2对应的侧视图；

图4为本发明实施例提供的预浸料中三层预浸料、缝线和热塑性薄膜的侧视图；

图5为本发明实施例提供的预浸料的制备方法的整体流程示意图；

图6为本发明实施例提供的复合结构型材的结构示意图；

图7为图6中的A处的放大图；

图8a为本发明实施例提供的用于连续纤维织物拉挤设备的侧视图；

图8b为本发明实施例提供的用于连续纤维织物拉挤设备的俯视图；

图9a为本发明实施例提供的用于热塑性预浸料拉挤设备的侧视图；

图9b为本发明实施例提供的用于热塑性预浸料拉挤设备的俯视图。

附图标记：

10、连续纤维；11、短纤维；110、第一层纤维；120、第二层纤维；130、第三层纤维；20、预浸料；210、第一层预浸料；220、第二层预浸料；230、第三层预浸料；40、缝线；510、上层热塑性薄膜；520、下层热塑性薄膜；

d1、第一型材；d2、第二型材；d21、卡接槽；d211、卡接脚；d212、卡接齿；d3、复合材料隔热型材；d31、卡接头；d4、弹性材料；

a1、织物卷；a2-1、第一成型辊轮；a2-2、第二成型辊轮；a2-3、第三成型辊轮；a2-4、第四成型辊轮；a2-5、第五成型辊轮；a3、注胶机构；a4、模具；a5、释放机构；a6、牵引机构；

b1、预浸料；b2、加热机构；b3-1、第六成型辊轮；b3-2、第七成型辊轮；b3-3、第八成型辊轮；b3-4、第九成型辊轮；b3-5、第十成型辊轮；b4、焊接机构；b5、模具；b6、释放机构；b7、牵引机构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种预浸料及其制备方法，使预浸料的长度方向为复合材料的长度方向，在预浸料固化成为复合材料后，使连续纤维对复合材料在其长度方向的线性热膨胀系数的约束大幅度减少，同时，通过对α的调整，使复合材料在长度方向和宽度方向或者厚度方向的线性热膨胀系数灵活可调，进一步使得预浸料制得的复合材料的线性热膨胀系数接近铝合金的线性膨胀系数。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的预浸料。

具体的，如图1a与图1b所示，本发明实施例提供的一种预浸料，包括基体材料，以及浸在所述基体材料里面的一层或多层连续纤维，所述连续纤维的长度大于50mm，所述连续纤维的方向与预浸料长度方向之间呈一个夹角α，且0°<α≤90°或-90°≤α<0°；或者，所述连续纤维中与预浸料长度方向平行的直线段长度小于预浸料的长度，所述直线段的长度小于500mm。

本发明实施例中的基体材料材料包括但不限于固化、半固化、未固化的热塑性树脂或金属材料或者半固化、未固化的热固性树脂或无机胶凝材料，优选地，选自固化、半固化、未固化的热塑性树脂和半固化、未固化的热固性树脂。连续纤维织物包括但不限于轴向布、斜纹布、连续毡、短切毡、针织布、缝编布、针刺毡、针刺布、三维立体织物。纤维包括但不限于玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、聚合物纤维、金属纤维和天然纤维，天然纤维包括但不限于动物纤维如蚕丝、和植物纤维如棉纤维、竹纤维、麻纤维、稻壳纤维、竹纤维和秸秆纤维，优选地，选自玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维。

图1a与图1b中的e方向为预浸料的轴向(长度方向)，f方向为宽度方向，且长度方向大于宽度方向。

在图1a中，所述连续纤维的方向与预浸料长度方向之间呈一个夹角α，且0°<α≤90°或-90°≤α<0°。上述夹角α使得预浸料不包含轴向连续纤维(即具有长度大于500mm的直线段且所述直线段平行于预浸料长度方向的纤维)，以削弱预浸料中的轴向纤维对基体材料材料在温度变化中产生的线性变形的约束。

进一步的，连续纤维方向与预浸料的长度方向之间夹角α的角度范围为30°≤α≤60°或-60°≤α≤-30°。该角度范围使得预浸料制得的复合材料的线性热膨胀系数最为接近铝合金或钢的线性膨胀系数，进一步的使得包含有预浸料制得复合材料隔热型材连接的断桥铝框架的门窗幕墙系统在室内外温差较大的情况下形变量较小。

所述连续纤维中与预浸料长度方向平行的直线段长度小于预浸料的长度，所述直线段的长度小于500mm。

具体的，预浸料中的连续纤维包括直线段与曲线段，其中直线段连续纤维的长度为小于500mm,该长度的直线段连续纤维在预浸料制得的复合材料在温差大时对基体材料的线性变形约束较小。

在一实施例中，在图1b中，连续纤维在预浸料的长度方向包括若干段短纤维11，短纤维11的方向与预浸料的长度方向平行，进一步的，短纤维的长度小于预浸料的长度，且小于500mm，相邻的短纤维之间存在间隙或无间隙。采用这种短纤维可以使预浸料制得的复合材料在温差大时对基体材料的线性变形约束较小基体材料。

在一实施例中，如图2和图3所示，多层所述连续纤维包括相邻层的连续纤维，其中相邻层的连续纤维的延伸方向相互交叉，优选地，多层所述连续纤维之间通过线性纤维进行连接。图3中为三层连续纤维与缝线的侧视图对应图2中的三层连续纤维与缝线的俯视图。

进一步的，相邻的所述连续纤维中的纤维的延伸方向相互垂直。

作为优选示例，如图2所示，多层连续纤维织物包括第一层纤维110、第二层纤维120和第三层纤维130，第一层纤维110与预浸料长度方向的成型的夹角为-45°，第二层纤维120与预浸料长度方向夹角为45°，第三层纤维130与预浸料长度方向夹角为90°。第一层纤维110、第二层纤维120和第三层纤维130通过针刺或缝合的方式连接为一个整体，以提高预浸料的层间剪切强度。第一层纤维110、第二层纤维120和第三层纤维130之间通过缝线40连接为一个整体。

在一实施例中，如图4所示，所述预浸料的至少一侧表面还形成有热塑性薄膜，所述热塑性薄膜的厚度为5μm-4mm，所述热塑性薄膜的功能包括但不限于对预浸料进行封装、隔离、保护或对采用所述预浸料制造的复合材料进行的保护、装饰、提供纹理等功能的一种或多种的组合。热塑性薄膜对预浸料不仅具有装饰作用还对其具有保护功能，热塑性薄膜的材质可以与预浸料的材质相同也可以不相同。热塑性薄膜包含但不限于PET、PMMA、TPU、PVC、PP、PE、PVDF。

可选的，预浸料包括上层热塑性薄膜510与下层热塑性薄膜520，上层热塑性薄膜510与下层热塑性薄膜520分别从上下两侧同时对预浸料进行装饰或保护。

预浸料包括第一层预浸料210、第二层预浸料220和第三层预浸料230，第一层预浸料210、第二层预浸料220和第三层预浸料230通过层压复合为一体，优选地，通过针刺或缝纫再层压的方式连接为一体，以提高预浸料制得的复合材料的层间剪切强度。第一层预浸料210、第二层预浸料220和第三层预浸料230通过缝线40连接为一个整体，当然并不仅限于缝线40，还可以为其他线性连接件。

以上第一层预浸料210、第二层预浸料220和第三层预浸料230可以为连续纤维平行于预浸料长度方向的单向连续纤维预浸料，按照设计的与单向连续纤维预浸料长度方向的夹角进行裁剪，然后拼接再层压或者用纤维连接成为一体，使相邻层的连续纤维的角度交叉并且所有的连续纤维与最终的预浸料长度方向呈锐角或者直角。

在一实施例中，所述连续纤维体积占所述预浸料总体积的25-70％。进一步的，所述连续纤维织物占所述预浸料总体积的50-65％。连续纤维织物占预浸料体积的比例越高则纤维能够承载更多该预浸料制得的复合材料所受到的应力，基于预浸料的应用场景及需求不同，可调整预浸料中的连续纤维织物所占的体积比例。本发明实施例中将预浸料应用于作为隔热型材的断桥铝或断桥钢门窗幕墙型材上，连续纤维织物占预浸料总体积的40～60％，以使得门窗幕墙型材的保温性、承载性得到最佳。

在一实施例中，所述基体材料材料为热塑性基体材料，所述预浸料由所述热塑性基体材料的低分子反应前体浸渍所述连续纤维制成。低分子反应前体具有低的粘度，可以实现对纤维快速高效高质量的浸渍。优选地所述热塑性树脂为选自尼龙、聚氨酯、聚丙烯酸酯及其衍生物、以及上述任意多种树脂的共聚物或衍生物。

本发明实施例中的预浸料由液态基体材料浸润纤维或纤维织物制成，其中液态基体材料至少选自热固性树脂、热塑性树脂、无机胶凝材料的反应前体、热塑性树脂的熔体或者溶液、金属材料的熔体。优选地，其中，热固性树脂至少选自聚氨酯、酚醛树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧树脂。优选地，热塑性树脂至少选自聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯、热塑性聚氨酯、聚酯、聚甲醛和聚丁烯。可选地，所述热塑性树脂和热固性树脂的前体中包含有着色剂、润滑剂、填料、紫外线吸收剂、阻燃剂、膨胀防火材料中的一种或多种组合物。

本发明实施例还提供一种预浸料的制备方法，如图5所示，包括如下步骤：

S0、将所述液态基体材料材料浇注在热塑性薄膜或离型纸上，在热塑性薄膜或离型纸上使液态基体材料材料浸渍一层或多层所述连续纤维。热塑性薄膜或离型纸不仅对预浸料具有隔离、封装、保护的作用，还能对由所述预浸料制得的复合材料赋予表面功能，包括但不限于装饰作用和保护功能。

S1、将一层或多层连续纤维的方向调整为与预浸料长度方向呈所述的夹角α，且0°<α≤90°或-90°≤α<0°；或者，

将一层或多层所述连续纤维的方向调整或加以切割，以使连续纤维中与预浸料长度方向平行的的直线段长度小于预浸料的长度，所述直线段长度大于50mm且小于500mm；

S2、使液态基体材料浸渍一层或多层所述连续纤维。利用牵引设备将连续纤维进行角度调整，以使得连续纤维中的纤维与预浸料长度方向呈一定角度的铺放于热塑性薄膜或离型纸上。可选地，所述液态基体材料材料为基体材料的反应前体。

具体的，将一层或多层连续纤维铺放在液态基体材料材料上。或者，利用液态基体材料材料浸润一层或多层连续纤维。在浸透纤维或纤维织物的过程中还包括但不限于利用辊压、真空除泡等工艺，以迅速彻底地去除预浸料中的气泡。

在一实施例中，在作为液态基体材料的热塑性树脂反应前体或热固性树脂反应前体中加入光固化引发剂，以使得液体基体材料材料在紫外线照射下迅速引发基体材料固化，而在非照射条件下不影响液态基体材料材料的储存寿命，基体材料不仅可以提高预浸料的储存稳定性，还能提高固化反应速度。

在步骤S1中还包括：

使一层或者多层纤维形成织物，形成所述织物的方法包括但不限于编织、粘接、缝制、针刺、等方法中一种或多种的组合。

进一步的，将相邻层的织物连接在一起的步骤，所述步骤采用的方法包括但不限于针刺、缝合、粘接中的一种或其组合。

进一步的，先制成连续纤维平行与长度方向的单向连续纤维织物，然后将相邻层单向连续纤维织物裁剪并拼接在一起使其中相邻层的连续纤维相互交叉并且与所述织物的长度方向呈夹角α，且0°<α≤90°或-90°≤α<0°。

进一步的，将相邻层所述预浸料层压或用纤维连接在一起的步骤，所述步骤采用的方法包括但不限于针刺、缝合中的一种或其组合。

还包括：先制成连续纤维平行于长度方向的单向连续纤维预浸料，然后将相邻层单向连续纤维预浸料裁剪并拼接在一起使其中相邻层的连续纤维相互交叉并且与所述织物的长度方向呈夹角α，且0°<α≤90°或-90°≤α<0°。

在步骤S0之后还包括步骤：

利用另一个所述热塑性薄膜或离型纸覆盖于完成浇注的所述连续纤维织物上。

也就是说，将液态基体材料浇注于热塑性薄膜或离型纸上，再将连续纤维织物铺放于浇注有液态基体材料的热塑性薄膜或离型纸上，然后再将液体基体材料浇注于连续性纤维织物上，并利用另一个所述热塑性薄膜或离型纸覆盖于完成浇注的所述连续纤维织物上,再利用辊轮进行压合，以使得液体基体材料浸透连续纤维织物。

进一步的，还包括：

在室温或加温条件下使得所述液态基体材料材料固化到反应终点或呈现半固化状态。

利用热塑性薄膜封装预浸料，该步骤中的热塑性薄膜不仅起到装饰作用还具有保护功能。

本发明实施例还提供一种复合材料的制造方法，包括上述一种预浸料的制备方法中的任一实施例；还包括：

将预浸料固化和/或定型，所述固化和/或定型包括但不限于加热、微波加热、电磁加热超声波加热、紫外光固化、冷却中的一种或多种的组合。该固化和/或定型方法提高固化效率。

进一步的，将所述预浸料牵引通过一个带有周向封闭的型腔的模具进行固化和/或定型。该方法制造的复合材料型材具有壁厚均匀且性能可灵活调整。

进一步的，连续牵引所述连续纤维织物或者预浸料通过所述模具，并且在进入所述模具前所述对所述连续纤维织物或者所述预浸料进行缝合或者粘合或者焊接。

本发明实施例还提供一种复合材料隔热型材，包括复合材料，所述复合材料由上述一种预浸料制成或者采用上述一种预浸料的制备方法制成；有膨胀防火材料，所述膨胀防火材料设置在所述复合材料的表面或者内部，所述膨胀防火材料包括但不限于膨胀石墨、磷酸盐类膨胀防火材料的一种或多种的组合。复合材料具有在平行于长度方向和垂直长度方向平衡并可灵活调整的性能和线性热膨胀系数。该型材可以遇火膨胀，封闭蹿火通道，起到防火的作用。

本发明实施例还提供一种复合结构型材，如图6和图7所示，包括第一型材d1和/或第二型材d2和上述复合材料隔热型材d3，所述第一型材d1和/或第二型材d2与所述复合材料隔热型材d3进行机械卡接和/或粘接成为一体，优选地，第一型材d1和/或第二型材d2选自包括钢、铝合金、铜的金属材料。

在采用所述预浸料制造复合材料隔热型材时，预浸料的长度方向即复合材料隔热型材的长度方向，在这个方向上，当室内外温差大时，这个方向上传统的复合材料隔热型材的变形大大小于其所连接的金属型材，而本实施例所述复合结构型材包括利用上述预浸料制成的复合材料隔热型材，可以使由所述的预浸料制得的复合材料隔热型材的线性热膨胀系数增加而接近金属型材，并且可以通过调整连续纤维与预浸料长度方向的角度，可以调整所制得的所述复合材料的线性热膨胀系数至最接近金属型材的位置。

进一步的，所述第一型材d1和/或第二型材d2为为铝合金型材，所述铝合金型与所述复合材料隔热型材通过卡接槽d21和卡接头d31进行连接，所述卡接头d31位于所述复合材料隔热型材上，所述卡接头d31的压缩弹性变形率大于5％或者所述卡接头上粘接有弹性材料d4，所述弹性材料d4的压缩变形率大于5％。

进一步的，所述卡接槽d21包括卡接脚d211，通过所述卡接脚d211的卡接将所述卡接头d31卡接在所述卡接槽d21中。所述卡接脚d211上开有卡接齿d212，在卡接齿d212陷入卡接头d31中，防止卡接头d31滑动。

所述弹性材料d4选自尼龙、三元乙丙橡胶、热塑性聚氨酯弹性体、聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、聚甲醛、橡胶中一种或多种的组合。

本发明实施例还提供一种门窗幕墙系统，包括利用上述复合结构型材制作的框架，优选地，通过调整所述连续纤维与所述预浸料或者纤维织物长度方向的夹角使所述复合材料隔热型材的线性热膨胀系数与卡接于所述隔热型材上的金属第一型材和/或的第二型材的线性热膨胀系数的差值不大于复合材料隔热型材线性热膨胀系数的3倍。

本发明实施例还提供一种用于将连续纤维织物通过拉挤工艺生产复合材料型材的方法，如图8a和图8b所示，织物卷a1被牵引机构a6牵引着并通过若干成型辊轮预成型成所设计的形状后进入注胶机构a3，被注入的液态基体材料浸润后进入带有周向密闭的贯穿型腔的模具a4固化成复合材料型材，然后经应力释放机构a5进入牵引机构，最后被切割。若干成型辊轮包括第一成型辊轮a2-1、第二成型辊轮a2-2、第三成型辊轮a2-3、第四成型辊轮a2-4和第五成型辊轮a2-5对所述织物进行预成型。

可选地，在所述织物进入所述注胶机构a3前在线对织物进行缝制使其成为封闭的型腔，用来制造带型腔的型材，这样缝合的端头使预浸料的搭接处强度得到补强。此工艺没有复杂的纤维排布步骤，只有少数几种纤维织物，预成型简单可控，而传统的拉挤工艺中纤维织物中必须要含有有轴向纤维，否则在牵引中织物容易断开，无法实施本实施例所述的方法。

本发明实施例还提供一种用于将预浸料进行拉挤生产复合材料型材的方法，如图9a和图9b所示，基体材料选用热塑性基体材料，预浸料b1被牵引机构牵引，通过加热机构b2加热到基体材料的软化点之上软化，再经过若干成型辊轮预成型，再被焊接机构b4焊接形成密闭型腔，然后进入整形模具b5定型成为型材，再经应力释放机构b6冷却定型，最后进入牵引机构b7后被切割。若干成型辊轮包括第六成型辊轮b3-1、第七成型辊轮b3-2、第八成型辊轮b3-3、第九成型辊轮b3-4和第十成型辊轮b3-5。整形模具具有入口具有锥度的贯通型腔，模具加温到型材软化点到熔点之上0～40℃之间，长度为20～600cm，应力释放机构为冷却水槽，此工艺只有预浸料，无纤维排布步骤，无纤维飞散，简单清洁快速稳定。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种预浸料，其特征在于，包括基体材料，以及浸在所述基体材料里面的一层或多层连续纤维，所述连续纤维的长度大于50mm，所述连续纤维的方向与预浸料长度方向之间呈一个夹角α，且0°<α≤90°或-90°≤α<0°；或者，

所述连续纤维中与预浸料长度方向平行的直线段长度小于预浸料的长度，所述直线段的长度小于500mm。

2.根据权利要求1所述的预浸料，其特征在于，所述夹角α的角度范围为30°≤α≤60°或-60°≤α≤-30°°。

3.根据权利要求1所述的预浸料，其特征在于，多层所述连续纤维包括相邻层的连续纤维，其中相邻层的连续纤维的延伸方向相互交叉且多层所述连续纤维之间通过线性纤维进行连接。

4.根据权利要求1所述的预浸料，其特征在于，所述连续纤维占所述预浸料总体积的25-70％。

5.根据权利要求1所述的预浸料，其特征在于，所述预浸料的至少一侧表面还形成有热塑性薄膜，所述热塑性薄膜的厚度为5μm-4mm，所述热塑性薄膜的功能包括但不限于对预浸料进行封装、隔离、保护或对采用所述预浸料制造的复合材料进行的保护、装饰、提供纹理等功能的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的预浸料，其特征在于，所述基体材料为热塑性基体材料，所述预浸料由所述热塑性基体材料的低分子反应前体浸渍所述连续纤维制成。

7.一种预浸料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将一层或多层连续纤维的方向调整为与预浸料长度方向呈夹角α，且0°<α≤90°或-90°≤α<0°；或者，

将一层或多层所述连续纤维的方向调整或者切割，以使所述连续纤维中与预浸料长度方向平行的的直线段长度小于预浸料的长度，所述直线段长度大于50mm且小于500mm；

利用液态基体材料浸渍一层或多层所述连续纤维。

8.根据权利要求7所述的预浸料的制备方法，其特征在于，在步骤所述利用液态基体材料浸渍一层或多层所述连续纤维之前，包括：

将所述液态基体材料浇注在热塑性薄膜或离型纸上，在所述热塑性薄膜或离型纸上利用所述液态基体材料浸渍一层或多层所述连续纤维。

9.根据权利要求7所述的预浸料的制备方法，其特征在于，所述将一层或多层连续纤维的方向调整为与预浸料长度方向呈夹角α包括：

先制成连续纤维平行于长度方向的单向连续纤维织物，然后将相邻层单向连续纤维织物裁剪并拼接在一起使其中相邻层的连续纤维相互交叉并且与所述织物的长度方向呈夹角α，且0°<α≤90°或-90°≤α<0°。

10.根据权利要求9所述的预浸料的制备方法，其特征在于，所述将一层或多层连续纤维的方向调整为与预浸料长度方向呈夹角α包括:

先制成连续纤维平行于长度方向的单向连续纤维预浸料，然后将相邻层单向连续纤维预浸料裁剪并拼接在一起使其中相邻层的连续纤维相互交叉并且与所述织物的长度方向呈夹角α，且0°<α≤90°或-90°≤α<0°。

11.一种复合材料的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括如下步骤：根据权利要求7～10中任意一种方法制备预浸料；

将所述预浸料固化和/或定型，所述固化和/或定型包括但不限于接触加热、微波加热、紫外光固化、超声波加热中的一种或多种的组合。

12.根据权利要求11所述的复合材料的制造方法，其特征在于，将所述预浸料固化和/或定型包括：将所述预浸料牵引通过一个带有周向封闭的型腔的模具进行固化和/或定型。

13.根据权利要求12所述的复合材料的制造方法，其特征在于，所述将所述预浸料牵引通过一个带有周向封闭的型腔的模具进行固化和/或定型，包括：

连续牵引所述连续纤维织物或者预浸料通过所述模具，并且在进入所述模具前对所述连续纤维织物或者所述预浸料进行缝合或者粘合或者焊接。

14.一种复合材料隔热型材，其特征在于，包括：复合材料，由权利要求1～6中任一项一种预浸料制成和/或采用权利要求7～10中任一项制备方法制成；有膨胀防火材料，所述膨胀防火材料设置在所述复合材料的表面或者内部，所述膨胀防火材料包括但不限于膨胀石墨、磷酸盐类膨胀防火材料的一种或多种的组合。

15.一种复合结构型材，其特征在于，包括第一型材和/或第二型材和权利要求14所述的复合材料隔热型材，所述第一型材和/或第二型材与所述复合材料隔热型材料进行机械卡接和/或粘接成为一体。

16.根据权利要求15所述的一种复合结构型材，其特征在于，所述第一型材和/或第二型材为金属型材，所述金属型材为铝合金型材，所述铝合金型材与所述复合材料隔热型材通过卡接槽和卡接头进行连接，所述卡接头位于所述复合材料隔热型材上，所述卡接头的压缩弹性变形率大于5％或者所述卡接头上粘接有弹性材料，所述弹性材料的压缩变形率大于5％。

17.权利要求15所述的一种复合结构型材，其特征在于，所述卡接槽包括卡接脚，通过所述卡接脚的卡接将所述卡接头卡接在所述卡接槽中。

18.权利要求16所述的一种复合结构型材，其特征在于，所述弹性材料选自尼龙、三元乙丙橡胶、热塑性聚氨酯弹性体、聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、聚甲醛、橡胶中一种或多种的组合。

19.一种门窗幕墙系统，其特征在于，所述门窗幕墙系统包括权利要求15～18所述的复合结构型材制作的框架。