[发明专利]一种高刚性复合材料厚板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高刚性复合材料厚板及其制备方法。

背景技术

热塑性复合材料板因具有质量轻、强度高的性能，因此具有较广的应用范围，以运输行业为例，如新能源货车，质量轻且强度高的热塑性复合材料的厢板能够大幅延长新能源货车的续航能力及车厢的抗冲击性能，目前货车的车厢的厢板常采用热塑性复合材料蜂窝板，虽然热塑性复合材料蜂窝板的模量较高，但是由于蜂窝芯疏松孔结构的特点，虽然可大幅降低板材重量，但是在安装零部件时，如安装框架、型材、锁扣、把手等金属受力结构件时，连接受力处容易凹陷、漏水、抱钉力小，尤其针对车厢的门板，因其抱钉力小、板材轻、厚度不够而导致刚性不足，因此，在频繁开合且冲撞门板时，容易因其金属件脱落、连接孔扩大、门板松散等问题。

中国专利201610103703.6公开了一种纤维增强建筑模板及其制备方法，其纤维增强建筑模板包括木质的板芯，板芯上下表面分别连接有由连续纤维增强热塑性预浸料片层复合形成的面层，面层与板芯之间还通过粘接层连接为一体，粘接层为无纺布，面层、板芯以及粘接层通过热压复合为一体，该种纤维增强建筑模板虽然有较高的静曲强度、静曲模量及质轻的优点，但是因其采用木质板芯，在将此种模板应用在运输行业中时，因将其置于日晒雨淋的环境中，容易致使木质板芯吸收较多水分，从而导致模板整体的弯曲强度、面层的剥离强度大幅下降，同时还会导致模板的抱钉力大幅降低，致使安装在其上的金属部件容易脱落；根据公开文件内的制备方法的叙述可知，板芯的制备、面层的制备以及板芯与面层的复合是分开进行的，加工过程不连续，需要人工的介入干涉，因此加工效率低，不适合大批量生产；另外，因面层、粘接层以及板芯的复合采用传统的热压直接复合成型，因此，粘接层与面层及板芯的连接仅仅是表面与表面结合，对于需要高刚性的厚板来说，在长期使用过程中，面层与板芯容易分层而剥离，剥离强度低，因此，上述公开文件中的制备方法不适用于制备厚度较大且刚性要求较高的板材的制备；此外，由于上述公开文件中的板芯制备时需要采用大量胶黏剂，因此成板味道较大，不环保。

发明内容

本发明旨在提供一种吸水率低且吸水后仍能保持高弯曲强度、高剥离强度、高抱钉力的高刚性复合材料厚板及加工效率高的高刚性复合材料厚板的制备方法。

本发明所述的一种高刚性复合材料厚板，包括板芯，板芯的上下表面分别连接有面层，所述板芯的材质为经发泡剂发泡成型的热塑性树脂，所述面层包括胶粘介质层、补强层以及保护层，在胶粘介质层的一表面上连接补强层，在补强层的表面上连接保护层，将胶粘介质层的另一面与板芯的对应面复合为一体，所述补强层由单层或多层连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层铺设形成，所述胶粘介质层的材质为多孔透气材料，所述胶粘介质层面对补强层的一面部分嵌入补强层中的连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层内，所述胶粘介质层面对板芯的一面部分嵌入板芯内。

本发明所述的一种高刚性复合材料厚板的制备方法，其步骤如下：

1）面层的制备：将保护层、补强层、胶粘介质层由上至下按顺序铺放，其中，在补强层由多层连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层组成时，多层连续纤维增强热塑性树脂预浸料片层由上至下顺序铺放；将顺序铺放为一体的保护层、补强层及胶粘介质层放入热压机中进行热压复合形成面层，随后收卷备用；热压机的平面间隙与面层的厚度一致，连续化生产面层的速度为1.5m/min~12m/min；

2）板芯的制备：将添加有发泡剂的热塑性树脂添加入螺杆挤出机，螺杆挤出机将热塑性树脂挤入成型板芯的加热模腔内，随着螺杆挤出机的连续工作，推动成型的板芯离开加热模腔，加热模腔的间隙与板芯厚度一致，加热模腔的加热温度要低于螺杆挤出机的加热温度，连续化生产板芯的速度为0.5m/min~3m/min；

3）厚板的制备：在加热模腔后设置有一对呈上下布置的加热辊，处于上部的加热辊的上方以及处于下部的加热辊的下方分别设置有送料辊，送料辊上放置有收卷的面层，收卷的面层的起始端拉出并缠在对应的加热辊上，由加热模腔送出的板芯直接进入两个加热辊之间，同时两个加热辊转动使缠在其上的面层复合在板芯的对应面上，形成厚板，随着螺杆挤出机的连续挤出，厚板继续前移进入冷却定型模腔内进行冷却，最后随着螺杆挤出机的连续挤出将冷却定型模腔内的厚板送出冷却定型模腔后进行裁切，两个加热辊之间的间隙与厚板的厚度一致；

4）直至螺杆挤出机内的热塑性树脂完全挤出后，螺杆挤出机停止运行，完成所有厚板的连续加工。