CN201889937U - 一种复合材料 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于材料技术领域，涉及一种复合材料，为了解决现有一些复合材料(主要是那些包括表层以及位于表层内的芯层，且芯层一般为泡沫的复合材料)存在复合材料质量(主要体现在产品的物理性能上)不够稳定或产品表面存在针孔和色差等问题，本实用新型提供了一种复合材料，该材料由泡沫制成的芯层以及包裹在芯层外的表层组成，所述表层包括包裹在芯层外、由预浸料织物铺成的内层，以及包裹在内层外、由涂有树脂的织物紧密铺成的外层，采用本实用新型所述技术方案就可有效的解决上述技术问题。

Description

一种复合材料

技术领域

本实用新型属于材料技术领域，涉及一种复合材料，所述复合材料包括表层以及位于表层内的芯层，所述芯层一般为泡沫。

背景技术

对于一些复合材料，例如用于比较厚(一般10mm以上)的板材(如斜坡板、床板、冲浪板、墙板等)、座椅、风电叶片等。普遍采用双层结构，即表层以及位于表层内的芯层，表层通常由单一的织物铺覆而成。不论选用什么样的织物进行铺覆，都各自存在缺点，例如，如果选用预浸料织物，则会在制备复合材料的过程中，在复合材料表层的表面形成针孔和色差，而选用一般的织物，又会使整个复合材料的质量(主要指物理性能)不够稳定。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有一些复合材料(主要是那些包括表层以及位于表层内的芯层，且芯层一般为泡沫的复合材料)存在复合材料质量

(主要体现在产品的物理性能上)不够稳定或产品表面存在针孔和色差等问题，并针对这些问题提供一种复合材料。

本实用新型通过以下技术方案解决上述技术问题：

一种复合材料，由泡沫制成的芯层以及包裹在芯层外的表层组成，其特征在于所述表层包括包裹在芯层外、由预浸料织物铺成的内层，以及包裹在内层外、由涂有树脂的织物紧密铺成的外层。

正如本说明书背景技术部分所述，现有复合材料均存在各自的缺点，同时考虑到人们对本实用新型所述复合材料的要求(即复合材料表面具有优良的外观，而复合材料整体上又要具备较稳定的物理性能(例如拉伸、抗压、层间结合等))。为此，本实用新型将复合材料的表层分为外层和内层，外层由涂有树脂的织物紧密铺成。

产生复合材料外层表面针孔及不光滑的原因至少在于复合材料外层表面的树脂分布不均，树脂分布过多，容易在复合材料表面产生积胶，分布过少，容易在复合材料表面产生缺胶或针孔的现象。

将涂有树脂的织物紧密铺成，至少可以将织物很好的贴合在模具面上，去除多余的树脂和气泡，或者使树脂不足的地方浸润到树脂，避免产生积胶和缺胶等表观效果不良的情况，从而使外层表面具有良好的外观。

应当指出的是，为了实现织物的紧密铺成，可以采用不同的技术手段，通常的手段为：

在刷有树脂的模具面上铺上织物，使织物与模具面紧密贴合；在织物上刷上树脂，然后再在刷上树脂的织物上铺上织物，使两织物紧密贴合，直到复合材料外层铺完。

本实用新型所述复合材料内层由预浸料织物铺成，这样可以保证复合材料内层尺寸大小的稳定，同时改进复合材料整体的物理性能，这是因为在铺层时，一般的人工操作不能确保每次树脂用量都相同；这会使复合材料内层织物(例如厚度等)的尺寸大小不一致，当复合材料受到外力时(例如拉伸，受压等)，复合材料内层不能均匀的分散外力(例如在积胶处所受的力较大)，从而影响复合材料整体的物理性能；而预浸料织物树脂的含量均匀一致，可避免此问题。

事实上，本实用新型发现复合材料内层对复合材料整体物理性能是起主要贡献的：

复合材料外层通常含有比例较高的树脂，而复合材料内层含有的预浸料织 物树脂含量稳定，且所占比例较低(一般外层含有大约50％左右(质量百分数)的树脂，而内层含有大约30％左右(质量百分数)的预浸料织物树脂)；并且复合材料最终主要靠织物中的纤维来提供力学性能，而树脂或者预浸料织物树脂等树脂类原料在复合材料中，主要起到传递受力的作用，树脂类原料本身是脆性的，不利于提供力学性能，所以树脂含量降低有利于提升复合材料的整体物理性能，因此本实用新型所述复合材料外层的厚度至少应小于复合材料内层的厚度，并进一步的采取了以下技术方案：

所述外层由一层涂有树脂的织物铺成。

另外，在实际制备复合材料的过程中，芯层(泡沫)往往需要按照要求进行形状上的加工，在加工时，如果对泡沫表面造成损伤，如凹陷划痕等，或者加工时尺寸发生偏差，将泡沫包裹预浸料织物后放入模具，在上述存在缺陷的地方，内层和泡沫契合得不是很好，例如存在缝隙，由于树脂具有流动性，在缝隙处，即泡沫尺寸偏小的地方，导致缺胶等问题，从而无法有效传递压力，影响复合材料内层和芯层之间的结合力。

为此，本实用新型还采取了以下技术方案：

所述复合材料还包括位于芯层和内层之间的树脂层。

附图说明

图1为实施例所述复合材料在下模的铺层结构示意图；

图2为实施例所述复合材料合模后的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例

一种复合材料，由泡沫制成的芯层4以及包裹在芯层4外的表层组成，所 述表层包括包裹在芯层4外、由预浸料织物铺成的内层3，以及包裹在内层3外、由一层涂有树脂的织物紧密铺成的外层2，所述复合材料还包括位于芯层4和内层3之间的环氧树脂层。本实施例所使用的树脂为由环氧树脂及固化剂按质量比为10∶3的比例调配成的，所述环氧树脂及固化剂均由陶氏化学生产，环氧树脂牌号为730E，固化剂牌号为735H，该质量比例在生产厂家的产品使用说明书中有说明。

该复合材料可以通过以下步骤制备而成：

一.在制备复合材料前的准备工作

在制备复合材料前，先进行准备工作，将增强用纤维布(也即织物，3K平纹碳布)裁切成需要的规格、按照产品说明书调配树脂、准备模具、机台预热等，见图2，本实施例所使用的模具分为上模5和下模6，上模5和下模6均为腔体结构。

二.复合材料外层2的制备

本实施例所述复合材料外层只有一层3K平纹碳布构成，

先在下模6的腔体内表面涂抹一层脱模剂(根据实际需求选择，例如汉高公司生产的Frekote 55-NC)，以保证产品成型后能顺利脱模；

在工作平台上铺一层PE薄膜(图1图2均为示出)(可以用其他材质薄膜替代，厚度差不多就可以了)，厚度10μm左右，尺寸比3K平纹碳布略大即可，四边各超出50mm左右，将PE薄膜铺平后，在PE薄膜表面刷一层薄薄树脂，将3K平纹碳布居中平铺在PE膜上，保持织物平整，然后再在3K平纹碳布上均匀地刷一层树脂。最后，在下模6腔体内表面刷一层薄薄的树脂，将3K平纹碳布连同PE薄膜一起反贴在下模6腔体内表面内，即无PE薄膜的一面和下模6腔体内表面贴合，有PE薄膜的一面向外与空气接触，然后用刷子或滚筒将3K平纹碳布连同PE薄膜一起压实，用工具赶走气泡和多余树脂。

三.制备完复合材料外层2后的静置

将位于下模6内的复合材料外层2静置，一般而言，当树脂处于发生凝胶的临界点时，可以判断已经完成对复合材料外层2的静置，在实际操作中，技术人员可以很容易的知晓何时完成对复合材料外层2的静置，通常树脂可拉出长丝即说明树脂已经处于发生凝胶的临界点，本实施例是将PE膜撕开一个角，测试织物上的树脂是否处于凝胶状态。

当然，对于不同的树脂以及不同的操作环境温湿度，树脂达到发生凝胶的临界点的时间(也即静置时间)也不同，对于本实施例中的树脂而言，大约为1-2小时。

当树脂已经达到凝胶临界点时，将PE薄膜撕去。

四、复合材料内层3的制备

先将3K平纹碳布浸入浸料中，从而形成预浸料布(也即预浸料织物)；本实例使用的东丽(TORAYA)产品，牌号P3252S的预浸料布(不需要做预浸料操作)。

然后将预浸料布铺在复合材料外层2上，用滚筒将预浸料布压实压平或用手工将预浸料布捋平，不能残留气泡，从而使预浸料布和外层的3K平纹碳布紧密贴合；

随后，在预浸料布上再铺上预浸料布，用滚筒将预浸料布压实压平或用手工将预浸料布捋平，不能残留气泡，从而使预浸料布和预浸料布紧密贴合；

最后重复上面一段文字所描述的操作，直到复合材料内层3铺完(本实施例所述复合材料内层3共有6层预浸料布)。

位于上模5内的复合材料外层7及内层8分别与位于下模6内的复合材料内层3及外层2的制备方法相同，因此，技术人员可以参照二、三、四的内容完成位于上模5内的复合材料内层8及外层7的制备。

五.对复合材料芯层4的包覆和复合材料的固化成型

为增强芯层4(即泡沫)与预浸料布之间的界面结合力，可以先在位于下模6内的复合材料内层3预浸料布和泡沫4之间再刷一层环氧树脂；

然后，在位于下模6内的复合材料内层3的预浸料布上放置泡沫，使用渐层式的包覆方法(即预浸料布包覆到泡沫4表面的长度逐渐减少)将预浸料布包覆到泡沫4外围，在包覆过程中，用滚筒将需预浸料布压实压平或用手工将预浸料布捋平，不能残留气泡，从而使预浸料布和泡沫4紧密贴合；

接着，将完成位于上模5内的复合材料外层7和内层8制备的上模5合在下模6上，从而形成如图2所示的合模结构；

最后，将整个模具(包括上模5和下模6)置于硫化机内进行加热，

温度、时间、压力视泡沫种类、密度、树脂种类、固化温度等一系列因素而定。一般来说，泡沫的密度越大施加压力越大。树脂固化温度越高，机台温度越高。常温固化的树脂，可以不加热，模具越大施加压力越大。本实施例中，泡沫密度为75Kg/m³、硫化机内温度为135℃、压强为10MPa、固化时间为50min。加压加热完成后，待模具冷却，开模、脱模即得复合材料产品。

下表为实施例所述复合材料产品的表面质量表(表1)及将该复合材料产品用做CT床板的质量表(表2)。

表1

复合材料表面伤痕	表面无伤痕
		复合材料表面黑边	表面黑边≤1mm
复合材料表面2×2mm黑点密度	表面2×2mm黑点密度≤1个/每平方米
		复合材料表面色差	无色差

复合材料表面纤维残留

无残留纤维

表2

承重	变形量	持续时间
			90KG	25-30mm	无
215KG	65-70mm	持续8小时
			440KG	没有破坏	持续24小时

产品尺寸：1950×550mm

持续时间“无”表示非持久载荷，即并非持续受力。

Claims (3)

1.一种复合材料，由泡沫制成的芯层以及包裹在芯层外的表层组成，其特征在于所述表层包括包裹在芯层外、由预浸料织物铺成的内层，以及包裹在内层外、由涂有树脂的织物紧密铺成的外层。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料，其特征在于所述外层由一层涂有树脂的织物铺成。

3.根据权利要求1或2所述的一种复合材料，其特征在于所述复合材料还包括位于芯层和内层之间的环氧树脂层。

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