CN217553378U - 一种生物基聚酰胺复合板材 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物基聚酰胺复合板材。生物基聚酰胺复合板材包括第一表层、中间层和第二表层；所述第一表层、中间层和第二表层依次叠设；所述第一表层和第二表层为长碳链聚酰胺树脂单向预浸带，所述中间层包括生物基聚酰胺薄膜和纤维布，且所述生物基聚酰胺薄膜和纤维布交替铺层。所述复合板材模压成型保证了板材加工速率和高效成型，提高了复合板材的力学性能和热变形温度，降低了复合板材的吸水率，而且整体质量轻，更满足轻量化板材需求。

Description

一种生物基聚酰胺复合板材

技术领域

本实用新型涉及一种生物基聚酰胺复合板材。

背景技术

复合材料在很多领域发挥了重要作用，也替代了很多传统的材料。复合材料成型工艺方法主要有缠绕成型、铺放成型、模压成型、热压罐成型以及树脂传递模塑成型等。复合材料成型工艺通常包括两个阶段，首先是使原材料在一定温度和压力下产生变形或流动，获取所需的形状，然后设法保持其形状。根据原材料的不同可选择不同的成型方法。而模压成型方法相对来说比较简单高效。复合材料模压成型工艺主要有：成型模具设计、铺层设计、复合材料构件成型、模压成型工艺特性、影响模压制品质量的因素等。

复合材料经过模压成型制备获得的板材应用于各个领域。现有的热固性复合板通过环氧树脂固化制备，固化时间长，玻纤含量低，且复合板无法回收。普通的热塑性材料复合板又有吸水率，高强度低等特点。因此，为了使聚酰胺类复合板材能够适应更多复杂的使用场合，拓宽使用温度、降低吸水影响以及增加轻量化，很有必要设计开发一种强度高、热变形温度高、吸水率低的复合板材。

实用新型内容

为了提高现有聚酰胺复合板材的性能、拓宽使用场景，本实用新型提供了一种生物基聚酰胺复合板材。本实用新型的生物基聚酰胺复合板材将生物基聚酰胺薄膜、纤维布与生物基聚酰胺单向预浸带进行模压成型，保证了板材加工速率和高效成型，提高了复合板材的力学性能和热变形温度，降低了复合板材的吸水率，而且整体质量轻，更满足轻量化板材需求。

本实用新型所述相对粘度通过乌氏粘度计浓硫酸法(96％)测定。生物基含量通过碳14测定，例如通过生物基含量检测标准方法ASTM D6866检测获得。

本实用新型所述表层长碳链聚酰胺树脂单向预浸带、中间层生物基聚酰胺薄膜和纤维布均是对复合板材结构的限定，不是对物质组分的限定。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

技术方案之一：一种生物基聚酰胺复合板材，其包括第一表层、中间层和第二表层；所述第一表层、中间层和第二表层依次叠设；所述第一表层和第二表层为长碳链聚酰胺树脂单向预浸带，所述中间层包括生物基聚酰胺薄膜和纤维布。

长碳链聚酰胺树脂单向预浸带：

在一些具体的实施方案中，所述长碳链聚酰胺树脂单向预浸带为连续长纤维增强长碳链聚酰胺树脂单向预浸带，其包括连续长纤维和生物基长碳链聚酰胺5X树脂；所述连续长纤维的质量百分比为40-80％，更佳地为60-70％，例如32.8％，所述质量百分比是指所述连续长纤维的质量占所述预浸带的质量。

在一些具体的实施方案中，所述生物基长碳链聚酰胺5X树脂选自PA510、 PA511、PA512、PA513、PA514、PA515、PA516、PA517和PA518中的一种或多种。其中，所述生物基长碳链聚酰胺5X树脂相对粘度1.8-2.7，优选为 2.1-2.6；端氨基含量42-60mmol/kg；熔点170℃-320℃，优选180-230℃；生物基含量在28％-100％。

在一些具体的实施方案中，所述连续长纤维可为本领域常规市售可得的连续长纤维，种类可为本领域常规，例如碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维。

在一些具体的实施方案中，所述连续长纤维为连续长玻纤，单丝直径可为8-15μm，较佳地为8-10μm。所述连续长玻纤的线密度为1000-3600Tex，较佳地为1200Tex、2400Tex。或者，单丝直径可为8-25μm，较佳地为15- 20μm。所述连续长玻纤的线密度可为500-3600Tex，较佳地为1200Tex、 2400Tex。所述连续长玻纤例如为购自欧文斯科宁(OC)的规格为1200Tex 的连续长玻纤、购自巨石的规格为2400Tex的连续长玻纤。

在一些具体的实施方案中，所述连续长纤维为连续长碳纤。所述连续长碳纤较佳地为聚丙烯腈基碳纤维。所述连续长碳纤的单丝数量可为20000- 30000根，较佳地为12000根(12K)、24000根(24K)；或者，所述连续长碳纤的单丝数量可为5000-60000根，较佳地为12000根(12K)、24000 根(24K)、48000根(48K)。所述连续长碳纤的单丝直径可为5-10μm，较佳地为6-8μm。所述连续长碳纤例如为规格为24K的东丽T700、规格为12K 或24K的光威复材连续长碳纤700S。

在一些具体的实施方案中，所述长碳链聚酰胺树脂单向预浸带通过熔融浸渍法制备得到。其中，所述熔融浸渍法可为本领域常规的熔融浸渍法。

在一些具体的实施方案中，所述熔融浸渍法包括如下步骤：

S1、将含有所述长碳链聚酰胺5X树脂的长碳链聚酰胺树脂组合物搅拌混合，双螺杆挤出机(长径比较佳地为1:36)挤出，挤出的温度可为170- 340℃，熔体过滤器过滤，熔体进入浸渍模头；较佳地，所述双螺杆挤出机采用八区加热模式，一区至八区(喂料至机头)温度依次为195-260℃、255- 305℃、255-325℃、255-325℃、255-325℃、255-325℃、255-325℃、255-325℃。

S2、将所述连续长纤维导入所述浸渍模头，所述熔体和所述连续长纤维发生浸渍；所述浸渍模头的温度可为240-335℃；所述导入较佳地包括以下过程：所述连续长纤维经过张力控制器从纱架上退绕下来，经过分纱框，进入展纱系统，使每根丝束充分展开，接着进入烘纱装置进行预热，然后进入浸渍模头，使连续长纤维与熔体发生浸渍，其中所述烘纱装置的温度较佳地为70-400℃；

S3、将浸渍后的连续长纤维进行定型、冷却、牵引和卷绕，制得所述长碳链聚酰胺树脂单向预浸带；

在一些具体的实施方案中，所述定型、冷却可采用本领域常规的四辊机进行；所述四辊机主要包括定型辊和冷却辊组成，定型辊内的内循环油的温度可为30-250℃，例如，90℃、120℃、150℃、180℃；冷却辊内的内循环水的温度可为15～90℃，例如20℃、40℃、60℃或80℃。其中定型辊起到二次浸润和冷却成型的作用，冷却辊起到冷却成型作用。所述牵引可采用本领域常规的牵引装置进行，在牵引装置中进行进一步冷却和切边。所述牵引的速度可为5-15m/min。所述卷绕可采用本领域常规的卷绕装置进行，较佳地为自动收卷机，所述卷绕的速度可为5-15m/min。

在一些具体的实施方案中，所述长碳链聚酰胺树脂组合物包括如下重量份数计的组分：所述长碳链聚酰胺5X树脂90-95份、抗氧化剂0.4-0.6份、润滑剂0.3-0.5份、相容剂4-8份和偶联剂0.4-0.5份。其中，所述抗氧化剂较佳地选自抗氧化剂168、抗氧化剂1098、抗氧化剂1010和抗氧化剂S9228 中的一种或多种。其中，所述润滑剂包括WAXC和WAXE。其中，所述相容剂可选自PP-g-MAH、POE-g-MAH、POE-g-GMA或EPDM-g-MAH中的一种或多种。其中，所述偶联剂可选自偶联剂KH550、偶联剂KH560或偶联剂KH570中的一种或多种。

在一具体的实施方案中，所述长碳链聚酰胺树脂组合物包括如下重量份数计的组分：长碳链生物基聚酰胺PA510：94.5份，抗氧化剂1098：0.3份，抗氧化剂168：0.3份，内润滑剂WAXE：0.2份，外润滑剂WAXC：0.2份，相容剂POE-g-MAH：4份，偶联剂KH550：0.5份。

在一具体的实施方案中，所述长碳链聚酰胺树脂组合物包括如下重量份数计的组分：长碳链生物基聚酰胺PA512：94.5份，抗氧化剂1098：0.3份，抗氧化剂168：0.3份，内润滑剂WAXE：0.2份，外润滑剂WAXC：0.2份，相容剂POE-g-MAH：4份，偶联剂KH550：0.5份。

在一些具体的实施方案中，所述长碳链聚酰胺树脂单向预浸带的厚度为0.15-0.5mm，优选为0.21-0.33mm，例如0.31mm，0.32mm，0.33mm。

在一些具体的实施方案中，所述连续长纤维增强长碳链聚酰胺树脂单向预浸带可为聚酰胺玻璃纤维复合预浸带、聚酰胺芳纶纤维复合预浸带、聚酰胺玄武岩纤维复合预浸带、聚酰胺硼纤维复合预浸带或者聚酰胺碳纤维复合预浸带。

在一些具体的实施方案中，所述连续长纤维增强长碳链聚酰胺树脂单向预浸带可为连续长玻纤增强长碳链聚酰胺热塑性单向预浸带或者连续长碳纤增强长碳链聚酰胺热塑性单向预浸带，例如专利CN113232384A中第[0008] 和[0052]～[0053]段公开的连续长纤维增强长碳链聚酰胺树脂单向预浸带。

生物基聚酰胺薄膜：

在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺薄膜的厚度为0.01-5mm，例如0.15mm。

在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺薄膜是将生物基聚酰胺树脂/熔体经流延成型获得。所述生物基聚酰胺选自PA56、PA510、PA511、PA512、 PA513、PA514、PA515和PA516中的一种或多种。

在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺薄膜可通过将生物基聚酰胺树脂经220℃-300℃螺杆挤出得到熔融聚酰胺，经流延模头挤出得到熔膜，再经流延辊和冷却辊冷却定型、收卷、分切获得。所述冷却辊温度为20-40℃，例如30℃。具体地，可通过在线厚度检测和反馈，自动调节模唇开度，获得厚度偏差控制在±2％以内不同厚度的薄膜。

在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺树脂是PA56，其相对粘度为2.29、端氨基含量为55mmol/kg、熔点为253℃，生物基含量为45％，含水率≤2000ppm。

在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺树脂是PA510，其相对粘度粘度为2.51、端氨基含量为54mmol/kg、熔点为217℃，生物基含量为100％，含水率≤2000ppm。

在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺薄膜可为尼龙56薄膜，例如，专利CN103146190A中第[0008]～[0013]段公开的尼龙薄膜。

在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺薄膜可为聚酰胺56树脂膜，例如，专利CN111763313A中第[0007]段公开的聚酰胺56树脂膜。

纤维布：

在一些具体的实施方案中，所述纤维布包括由碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维制成的编织布、单向布、单向预浸布、双向预浸布或多轴向布中的任意一种或多种。

在一些具体的实施方案中，所述纤维布为玻璃纤维布，例如平纹结构玻璃纤维布或斜纹结构玻璃纤维布，例如市售牌号为中国巨石股份有限公司的 EWR400或EWR500T3。

在一些具体的实施方案中，所述纤维布厚度为0.1-0.4mm，优选为0.175-0.193mm。例如厚度为0.175mm的平纹玻纤布，厚度为0.185mm的斜纹玻纤布。

本实用新型中，所述第一表层、中间层和第二表层之间的铺层方式可为平行铺层或交叉铺层。所述平行铺层是指各层之间铺叠方向相同；所述交叉铺层是指各层之间呈一定角度铺叠。所述交叉铺层的角度可为0°-90°交叉，例如45°交叉、90°交叉。

在一些具体的实施方案中，所述中间层的生物基聚酰胺薄膜和纤维布交替铺层。

在一些具体的实施方案中，所述第一表层和第二表层的层数分别为1层以上，也可以是2层，3层，4层或更多层。例如，第一表层和第二表层各自铺层1层长碳链聚酰胺树脂单向预浸带，或者分别交叉铺层2层长碳链聚酰胺树脂单向预浸带。

在一些具体的实施方案中，所述中间层的层数在2层以上，例如可以是 3层，4层或更多层。例如中间层为3层时，生物基聚酰胺薄膜和纤维布的交替铺层，每层分别为：生物基聚酰胺薄膜-纤维布-生物基聚酰胺薄膜。例如中间层为4层时，生物基聚酰胺薄膜和纤维布的交替铺层，每层分别为：生物基聚酰胺薄膜-纤维布-生物基聚酰胺薄膜-纤维布。

在一些具体的实施方案中，所述第一表层、中间层和第二表层的总层数为5-200层，例如13层、25层、11层。例如，当总层数为5层，生物基聚酰胺复合板材从第一表层开始依次为：长碳链聚酰胺树脂单向预浸带-生物基聚酰胺薄膜-纤维布-生物基聚酰胺薄膜-长碳链聚酰胺树脂单向预浸带。

在一些具体的实施方案中，可以根据所述复合板材的厚度设置不同的总层数来进行模压。

在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺复合板材的厚度为为0.5 mm以上。

在一些具体的实施方案中，所述生物基聚酰胺复合板材的厚度为1- 40mm，例如2mm、4mm、10mm。

技术方案之二：一种生物基聚酰胺复合板材A，其包括生物基聚酰胺薄膜和纤维布，所述生物基聚酰胺薄膜和纤维布交替铺层。

其中，所述生物基聚酰胺薄膜可如前所述。

其中，所述纤维布可如前所述。

其中，所述生物基聚酰胺复合板材A的层数可在2层以上，例如可以是 3层，4层或更多层。例如所述生物基聚酰胺复合板材A为3层时，生物基聚酰胺薄膜和纤维布的交替铺层，每层分别为：生物基聚酰胺薄膜-纤维布- 生物基聚酰胺薄膜。例如所述生物基聚酰胺复合板材A为4层时，生物基聚酰胺薄膜和纤维布的交替铺层，每层分别为：生物基聚酰胺薄膜-纤维布-生物基聚酰胺薄膜-纤维布。

技术方案之三：一种生物基聚酰胺复合板材的制备方法，将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，所述模压成型的温度为170- 310℃，压力为0-5Mpa。

所述复合板材在制备过程中，所述生物基聚酰胺薄膜经高温融化，浸渍纤维布和/或长碳链聚酰胺树脂预浸带，再经过冷却定型获得复合板材。

本实用新型中，所述模压成型所使用的设备可为本领域常规用于模压的设备，例如模压机，所述模压机可为双钢带模压复合机。

在一些具体的实施方案中，所述模压成型的温度较佳地为比生物基聚酰胺树脂的熔点高5-10℃，较佳地为225-265℃，例如265℃。

在一些具体的实施方案中，压力为1-5Mpa，例如2Mpa。

在一些具体的实施方案中，所述模压成型的方式可为本领域常规的模压成型方式，例如连续模压成型或直接模压成型。

在一些具体的实施方案中，当所述模压成型的方式为连续模压成型时，可按照本领域常规连续自动铺层的步骤，例如包括预热1-7min，保压1-30min 优选地，预热5-7min，保压8-10min。当所述模压成型的方式为直接模压成型时，所述直接模压成型可按照本领域常规包括预热、排气、保压、冷却的步骤。

本实用新型中，在所述铺层之前，较佳地还包括将每一层的材料进行干燥的步骤。通过干燥降低材料的含水量可以防止模压过程中产生过多的气泡。

其中，所述干燥的操作可为本领域常规的干燥操作，例如真空干燥。所述干燥的温度较佳地为85-120℃，例如105℃。所述干燥的时间较佳地为4- 25h，进而为15-24h，例如15h，20h，24h。

技术方案之四：一种成型品，其包含所述生物基聚酰胺复合板材。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

1、本实用新型生物基聚酰胺复合板材采用生物基聚酰胺为原料：原料中的单体戊二胺通过生物发酵制备而来，生物基含量高，符合材料来源可持续发展的理念，生物基含量高，有效地减少了化石原料的使用，从而减少了碳排放。

2、本实用新型所述的生物基聚酰胺复合板材：

(1)玻纤含量高，可高于60％；

(2)具有优异的力学性能，具体地，2mm复合板弯曲强度均在295MPa 以上，弯曲模量在13GPa以上；4mm复合板弯曲强度均在376MPa以上，弯曲模量在13GPa以上；吸水率低，均低于0.64％；耐热性能优异；

(3)纤维分布均匀，无纤维外露，易加工；

(4)可以根据需要将板材的厚度设置在1-40mm之间，能够为产品提供更多的设计自由度。

附图说明

图1为本实用新型实施例1复合板材的结构示意图，其中：1：PA510单向预浸带；2：PA56薄膜；3：平纹玻纤布；4：PA510单向预浸带。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

以下实施例和对比例中：各原料购买来源如下：生物基聚酰胺树脂PA56， PA510，PA512，购自凯赛(金乡)生物材料有限公司；抗氧化剂购自德国巴斯夫集团；WAXE和WAXC购自德国科莱恩公司；相容剂购自上海佳易容聚合物有限公司；偶联剂购自杭州杰西卡化工有限公司；连续长玻纤购自欧文斯科宁(OC)，规格为1200Tex；平纹结构玻璃纤维布(牌号EWR400)，斜纹结构玻璃纤维布(牌号EWR500T3)，购自中国巨石股份有限公司。模压成型使用的模压机是双钢带模压复合机。

其中，各聚酰胺树脂的特性如下：

PA56的粘度为2.29、端氨基含量为55mmol/kg、熔点为253℃；

PA510的粘度为2.51、端氨基含量为54mmol/kg、熔点为217℃；

PA512的粘度为2.32、端氨基含量为56mmol/kg、熔点为210℃；

PA6的粘度为2.3、端氨基含量为54mmol/kg、熔点为223℃。

制备例1 PA510单向预浸带如专利CN113232384A说明书制备例3所示。

制备例2 PA512单向预浸带的制备如专利CN113232384A说明书制备例3所示。

制备例3生物基聚酰胺56薄膜的制备

将PA56树脂经双螺杆挤出得到熔融PA56，螺杆温度为265℃，再经流延模头挤出得到熔膜，熔膜经流延辊和冷却辊冷却定型，冷却辊温度为30℃，再经薄膜测厚仪，调节模唇开度为0.15mm使厚度偏差控制在±2％以内，静电消除及分切，获得厚度为0.15mm的PA56薄膜。

制备例4生物基聚酰胺510薄膜的制备

制备方法与制备例3相同，区别仅在于：薄膜原料是PA510树脂，最终获得厚度为0.15mm获得PA510薄膜。

对比制备例1聚酰胺6薄膜的制备

将PA6树脂经双螺杆挤出得到熔融PA6，螺杆温度为230℃，再经流延模头挤出得到熔膜，熔膜经流延辊和冷却辊冷却定型，冷却辊温度为30℃，再经薄膜测厚仪，调节模唇开度为0.15mm使厚度偏差控制在±2％以内，静电消除及分切，获得厚度为0.15mm的PA6薄膜。

对比制备例2聚酰胺6单向预浸带的制备

制备方法与制备例1相同，区别在于：步骤(1)中双螺杆挤出机为八区加热模式，一区至八区(喂料至机头)温度依次为200℃、220℃、245℃、 245℃、245℃、245℃、245℃、245℃；螺杆转速为400r/min；双螺杆挤出机的长径比为1:36；熔体过滤器的温度为250℃；模头温度为250℃，最终获得PA6单向预浸带。

实施例1生物基聚酰胺复合板材

第一表层A1：PA510单向预浸带(制备方法如制备例1)，厚度为0.31mm，纤维含量为62.8wt％；

中间层B：PA56薄膜(制备方法如制备例3)，厚度为0.15mm；平纹玻纤布，厚度为0.175mm；

第二表层A2：PA510单向预浸带(制备方法如制备例1)，厚度为0.31mm，纤维含量为62.8wt％；

将预浸带、玻纤布裁剪成模具大小，在模板的上层和下层放置一层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的第一表层、中间层和第二表层，在双钢带模压复合机上进行连续模压成型，具体地：

(1)第一表层铺1层PA510单向预浸带；

(2)中间层铺11层，其上下表层为PA56薄膜铺层，中间为PA56薄膜和平纹玻纤布上下交替铺层，且PA56薄膜共铺6层，平纹玻纤布共铺5 层，即PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜- 玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜；

(3)第二表层铺1层PA510单向预浸带；

将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，模压机温度设置为265℃，压力控制为2MPa，制备出厚度为2mm，层数为13层的生物基聚酰胺复合板材1A1-[11B]-1A2。其结构如图1所示。

实施例2生物基聚酰胺复合板材

第一表层A1：PA512单向预浸带(制备方法如制备例2)，厚度为0.31mm，纤维含量为62.8wt％；

中间层B：PA56薄膜(制备方法如制备例3)，厚度为0.15mm；平纹玻纤布，厚度为0.175mm；

第二表层A2：PA512单向预浸带(制备方法如制备例2)，厚度为0.31mm，纤维含量为62.8wt％；

将预浸带、玻纤布裁剪成模具大小，在模板的上层和下层放置一层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的第一表层、中间层和第二表层，在双钢带模压复合机上进行连续模压成型，具体地：

(1)第一表层铺1层PA512单向预浸带；

(2)中间层铺11层，其上下表层为PA56薄膜铺层，中间为PA56薄膜和平纹玻纤布上下交替铺层，且PA56薄膜共铺6层，平纹玻纤布共铺5 层，即PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜- 玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜；

(3)第二表层铺1层PA512单向预浸带；

将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，模压机温度设置为265℃，压力控制为2MPa，制备出厚度为2mm，层数为13层的生物基聚酰胺复合板材1A1-[11B]-1A2。

实施例3生物基聚酰胺复合板材

第一表层和第二表层的原料与实施例1相同，区别在于，中间层B： PA510薄膜(制备方法如制备例4)，厚度为0.15mm；平纹玻纤布，厚度为 0.175mm。

将预浸带、玻纤布裁剪成模具大小，在模板的上层和下层放置1层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的第一表层、中间层和第二表层，在双钢带模压复合机上进行连续模压成型，具体地：

(1)第一表层铺1层PA510单向预浸带；

(2)中间层铺11层，其上下表层为PA510薄膜铺层，中间为PA510薄膜和平纹玻纤布上下交替铺层，且PA510薄膜共铺6层，平纹玻纤布共铺5 层，即PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜；

(3)第二表层铺1层PA510单向预浸带；

将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，模压机温度设置为225℃，压力控制为2MPa，制备出厚度为2mm，层数为13层的生物基聚酰胺复合板材1A1-[11B]-1A2

实施例4生物基聚酰胺复合板材

第一表层和第二表层的原料与实施例2相同，区别在于，中间层B： PA510薄膜(制备方法如制备例4)，厚度为0.15mm；平纹玻纤布，厚度为 0.175mm。

将预浸带、玻纤布裁剪成模具大小，在模板的上层和下层放置1层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的第一表层、中间层和第二表层，在双钢带模压复合机上进行连续模压成型，具体地：

(1)第一表层铺1层PA512单向预浸带；

(2)中间层铺11层，其上下表层为PA510薄膜铺层，中间为PA510薄膜和平纹玻纤布上下交替铺层，且PA510薄膜共铺6层，平纹玻纤布共铺5 层，即PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜；

(3)第二表层铺1层PA512单向预浸带；

将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，模压机温度设置为225℃，压力控制为2MPa，制备出厚度为2mm，层数为13层的生物基聚酰胺复合板材1A1-[11B]-1A2

实施例5生物基聚酰胺复合板材

第一表层、第二表层、中间层原料与实施例1相同，区别在于铺层方式不同：将预浸带、玻纤布裁剪成模具大小，在模板的上层和下层放置1层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的第一表层、中间层和第二表层，在双钢带模压复合机上进行连续模压成型，具体地：

(1)第一表层铺1层PA510单向预浸带；

(2)中间层铺23层，其上下表层为PA56薄膜铺层，中间为PA56薄膜和平纹玻纤布上下交替铺层，且PA56薄膜共铺12层，平纹玻纤布共铺11 层，即PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜- 玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜- 玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜；

(3)第二表层铺1层PA510单向预浸带；

将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，模压机温度设置为265℃，压力控制为2MPa，制备出厚度为4mm，层数为25层的生物基聚酰胺复合板材1A1-[23B]-1A2。

实施例6生物基聚酰胺复合板材

第一表层、第二表层、中间层原料与实施例2相同，区别在于铺层方式不同：将预浸带、玻纤布裁剪成模具大小，在模板的上层和下层放置1层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的第一表层、中间层和第二表层，在双钢带模压复合机上进行连续模压成型，具体地：

(1)第一表层铺1层PA512单向预浸带；

(2)中间层铺23层，其上下表层为PA56薄膜铺层，中间为PA56薄膜和平纹玻纤布上下交替铺层，且PA56薄膜共铺12层，平纹玻纤布共铺11 层，即PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜- 玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜- 玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜；

(3)第二表层铺1层PA512单向预浸带；

将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，模压机温度设置为265℃，压力控制为2MPa，制备出厚度为4mm，层数为25层的生物基聚酰胺复合板材1A1-[23B]-1A2。

实施例7生物基聚酰胺复合板材

第一表层、第二表层、中间层原料与实施例3相同，区别在于铺层方式不同：将预浸带、玻纤布裁剪成模具大小，在模板的上层和下层放置1层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的第一表层、中间层和第二表层，在双钢带模压复合机上进行连续模压成型，具体地：

(1)第一表层铺1层PA510单向预浸带；

(2)中间层铺23层，其上下表层为PA510薄膜铺层，中间为PA510薄膜和平纹玻纤布上下交替铺层，且PA510薄膜共铺12层，平纹玻纤布共铺 11层，即PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510 薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布- PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜；

(3)第二表层铺1层PA510单向预浸带；

将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，模压机温度设置为225℃，压力控制为2MPa，制备出厚度为4mm，层数为25层的生物基聚酰胺复合板材1A1-[23B]-1A2。

实施例8生物基聚酰胺复合板材

第一表层、第二表层、中间层原料与实施例4相同，区别在于铺层方式不同：将预浸带、玻纤布裁剪成模具大小，在模板的上层和下层放置1层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的第一表层、中间层和第二表层，在双钢带模压复合机上进行连续模压成型，具体地：

(1)第一表层铺1层PA512单向预浸带；

(2)中间层铺23层，其上下表层为PA510薄膜铺层，中间为PA510薄膜和平纹玻纤布上下交替铺层，且PA510薄膜共铺12层，平纹玻纤布共铺 11层，即PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510 薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布- PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜；

(3)第二表层铺1层PA512单向预浸带；

将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，模压机温度设置为225℃，压力控制为2MPa，制备出厚度为4mm，层数为25层的生物基聚酰胺复合板材1A1-[23B]-1A2。

实施例9生物基聚酰胺复合板材

第一表层、第二表层、中间层原料与实施例1相同，区别在于铺层方式不同：将预浸带、玻纤布裁剪成模具大小，在模板的上层和下层放置1层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的第一表层、中间层和第二表层，在双钢带模压复合机上进行连续模压成型，具体地：

(1)第一表层铺2层PA510单向预浸带，根据长玻璃纤维方向呈90°交叉铺层；

(2)中间层铺7层，其上下表层为PA56薄膜铺层，中间为PA56薄膜和平纹玻纤布上下交替铺层，且PA56薄膜共铺4层，平纹玻纤布共铺3层，即PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜-玻纤布-PA56薄膜

(3)第二表层铺2层PA510单向预浸带，根据长玻璃纤维方向呈90°交叉铺层；

将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，模压机温度设置为265℃，压力控制为2MPa，制备出厚度为2mm，层数为11层的生物基聚酰胺复合板材2A1-[7B]-2A2。

实施例10生物基聚酰胺复合板材

第一表层、第二表层、中间层原料与实施例3相同，区别在于铺层方式不同：将预浸带、玻纤布裁剪成模具大小，在模板的上层和下层放置1层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的第一表层、中间层和第二表层，在双钢带模压复合机上进行连续模压成型，具体地：

(1)第一表层铺2层PA510单向预浸带，根据长玻璃纤维方向呈90°交叉铺层；

(2)中间层铺7层，其上下表层为PA510薄膜铺层，中间为PA510薄膜和平纹玻纤布上下交替铺层，且PA510薄膜共铺4层，平纹玻纤布共铺3 层，即PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜-玻纤布-PA510薄膜

(3)第二表层铺2层PA510单向预浸带，根据长玻璃纤维方向呈90°交叉铺层；

将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，模压机温度设置为225℃，压力控制为2MPa，制备出厚度为2mm，层数为11层的生物基聚酰胺复合板材2A1-[7B]-2A2。

对比例1聚酰胺6复合板材

第一表层A1：PA510单向预浸带(制备方法如制备例1)，厚度为0.31mm，纤维含量为62.8wt％；

中间层B：PA6薄膜(制备方法如对比制备例1)，厚度为0.15mm；平纹玻纤布，厚度为0.175mm；

第二表层A2：PA510单向预浸带(制备方法如制备例1)，厚度为0.31mm，纤维含量为62.8wt％；

将预浸带、玻纤布裁剪成模具大小，在模板的上层和下层放置1层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的第一表层、中间层和第二表层，在双钢带模压复合机上进行连续模压成型，具体地：

(1)第一表层铺1层PA510单向预浸带；

(2)中间层铺11层，其上下表层为PA6薄膜铺层，中间为PA6薄膜和平纹玻纤布上下交替铺层，且PA6薄膜共铺6层，平纹玻纤布共铺5层，即PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布- PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜；

(3)第二表层以铺1层PA510单向预浸带；

将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，模压机温度设置为235℃，压力控制为2MPa，制备出厚度为2mm，层数为13层的 PA6复合板材1A1-[11B]-1A2。

对比例2聚酰胺6复合板材

第一表层、第二表层、中间层原料与对比例1相同，区别在于铺层方式不同：将预浸带、玻纤布裁剪成模具大小，在模板的上层和下层放置1层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的第一表层、中间层和第二表层，在双钢带模压复合机上进行连续模压成型，具体地：

(1)第一表层铺1层PA510单向预浸带；

(2)中间层铺23层，其上下表层为PA6薄膜铺层，中间为PA6薄膜和平纹玻纤布上下交替铺层，且PA6薄膜共铺12层，平纹玻纤布共铺11层，即PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布- PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布-PA6 薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜；

(3)第二表层以铺1层PA510单向预浸带；

将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，模压机温度设置为235℃，压力控制为2MPa，制备出厚度为4mm，层数为25层的 PA6复合板材1A1-[23B]-1A2。

对比例3聚酰胺6复合板材

第一表层、第二表层、中间层原料与对比例1相同，区别在于铺层方式不同：将预浸带、玻纤布裁剪成模具大小，在模板的上层和下层放置1层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的第一表层、中间层和第二表层，在双钢带模压复合机上进行连续模压成型，具体地：

(1)第一表层铺2层PA510单向预浸带，根据长玻璃纤维方向呈90°交叉铺层；

(2)中间层铺7层，其上下表层为PA6薄膜铺层，中间为PA6薄膜和平纹玻纤布上下交替铺层，且PA6薄膜共铺4层，平纹玻纤布共铺3层，即 PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜

(3)第二表层铺2层PA510单向预浸带，根据长玻璃纤维方向呈90°交叉铺层；

将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，模压机温度设置为235℃，压力控制为2MPa，制备出厚度为2mm，层数为11层的 PA6复合板材2A1-[7B]-2A2。

对比例4聚酰胺6复合板材

第一表层A1：PA6单向预浸带(制备方法如对比制备例2)，厚度为 0.32mm，纤维含量为61.4wt％；

中间层B：PA6薄膜(制备方法如对比制备例1)，厚度为0.15mm；平纹玻纤布，厚度为0.175mm

第二表层A2：PA6单向预浸带(制备方法如对比制备例2)，厚度为 0.32mm，纤维含量为61.4wt％；

将预浸带、玻纤布裁剪成模具大小，在模板的上层和下层放置1层脱模布或者脱模纸，在中间放置不同层数的第一表层、中间层和第二表层，在双钢带模压复合机上进行连续模压成型，具体地：

(1)第一表层铺2层PA6单向预浸带，根据长玻璃纤维方向呈90°交叉铺层；

(2)中间层铺7层，其上下表层为PA6薄膜铺层，中间为PA6薄膜和平纹玻纤布上下交替铺层，且PA6薄膜共铺4层，平纹玻纤布共铺3层，即 PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜-玻纤布-PA6薄膜

(3)第二表层铺2层PA6单向预浸带，根据长玻璃纤维方向呈90°交叉铺层；

将所述第一表层、中间层、第二表层依次铺层后进行模压成型，模压机温度设置为235℃，压力控制为2MPa，制备出厚度为2mm，层数为11层的 PA6复合板材2A1-[7B]-2A2。

以上实施例和对比例制备获得的复合板材参照如下标准进行测试，测试结果如表1所示：

1、弯曲强度和弯曲模量：根据ASTM D790-2017标准要求切割出样品尺寸为127mm长、12.7mm宽、2mm厚的样条，用于弯曲实验。

2、热变形温度(HDT)测试：参照国标GB/T 1634.2-2004，先制备出试样尺寸为120mm长、10mm宽、4mm厚的样条，施加的弯曲应力为1.8Mpa。

3、吸水率测试：参照标准ASTM-D570-2005先制备出60mm长、60mm 宽、2mm厚的样品，并根据塑料方法，测试时间是24h。

4、复合板材的纤维含量测试：依据国标GB/T 9345.1-2008进行，在700℃的高温下煅烧2个小时。

表1

由表1可知：通过比较实施例与对比例可以发现：连续长玻纤增强生物基聚酰胺复合板材力学性能强度和模量，比连续长玻纤增强PA6复合板材的对应性能有明显的提升，耐热性能也显著优于连续长玻纤增强PA6复合板材，吸水率比连续长玻纤增强PA6复合板材低。

除非特别限定，本实用新型所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。

本实用新型所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本实用新型的保护范围，本领域技术人员可在本实用新型的范围内作出各种其他替换、改变和改进，因而，本实用新型不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种生物基聚酰胺复合板材，其特征在于，其包括第一表层、中间层和第二表层；所述第一表层、中间层和第二表层依次叠设；所述第一表层和第二表层为连续长纤维增强长碳链聚酰胺树脂单向预浸带，所述中间层包括生物基聚酰胺薄膜和纤维布，且所述生物基聚酰胺薄膜和纤维布交替铺层。

2.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺复合板材，其特征在于，所述连续长纤维增强长碳链聚酰胺树脂单向预浸带的厚度为0.15-0.5mm。

3.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺复合板材，其特征在于，所述生物基聚酰胺薄膜满足以下条件中的至少一个：

①所述生物基聚酰胺薄膜的厚度为0.01-5mm；

②所述生物基聚酰胺薄膜是将生物基聚酰胺树脂/熔体经流延成型获得。

4.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺复合板材，其特征在于，所述生物基聚酰胺选自PA56、PA510、PA511、PA512、PA513、PA514、PA515和PA516中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺复合板材，其特征在于，所述纤维布包括由碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维制成的编织布、单向布、单向预浸布、双向预浸布或多轴向布中的任意一种。

6.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺复合板材，其特征在于，所述纤维布厚度为0.1-0.4mm。

7.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺复合板材，其特征在于，所述第一表层、中间层和第二表层之间的铺层方式为平行铺层或交叉铺层。

8.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺复合板材，其特征在于，所述第一表层、第二表层和中间层的层数满足以下条件中的至少一个：

①第一表层和第二表层的层数分别为1层以上；

②所述中间层的层数在2层以上；

③所述第一表层、中间层和第二表层的总层数为5-200层。

9.根据权利要求1所述的生物基聚酰胺复合板材，其特征在于，所述生物基聚酰胺复合板材的厚度为0.5mm以上。

10.一种生物基聚酰胺复合板材，其特征在于，其包括如权利要求1、4-5中任一项的所述生物基聚酰胺薄膜和如权利要求1、4-5中任一项的纤维布，所述生物基聚酰胺薄膜和纤维布交替铺层。

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