[发明专利]一种易于热成型的轻质高抗冲高模量多层复合板材及其制备方法

说明书

本发明涉及一种易于热成型的轻质高抗冲高模量纤维增强多层复合板材，包括复合板材本体；该复合板材本体由两层或多层结构的复合层板材复合而成；本发明将轻质抗冲的超高分子量聚乙烯层和高模量的纤维增强热塑性复合材料相结合，并通过热压方式可制备大尺寸的板材产品；该复合材料板材兼具了超高分子量聚乙烯的高强高抗冲性能以及刚性纤维增强复合材料的轻质高模量的特性；同时由于采用的刚性纤维为短切或长纤维，在加热加压的条件下具有良好的成型性能。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种易于热成型的轻质高抗冲高模量纤维增强多层复合板材及其制备方法。

背景技术

纤维增强热塑性复合板材最初主要用于航空航天领域和特殊需要的工业品，近几年开始在汽车、体育休闲、建筑等民用领域应用。例如遮阳板、后行李隔板等汽车内饰件，飞机内饰、火车的外部车身覆盖件、建筑装饰、家具表面包覆层、特种包装箱体外壳等。其特点为强度高、韧性好、环保可回收利用，在工业和民用领域有着较广泛的应用前景。

纤维增强热塑性复合材料板材的性能不仅与树脂、增强纤维的性能，还与增强纤维的长度、增强方式、材料的成型工艺以及成型设备有关。

纤维增强热塑性复合板材根据材料中的最大纤维保留尺寸大小，可分为：(1)非连续纤维增强热塑性复合材料，包括短切纤维增强塑料(SFT最大纤维保留尺寸0.2-0.6mm)；(2)长纤维增强热塑性复合材料(LFT最大纤维保留尺寸5-20mm)；(3)连续纤维增强热塑性复合材料(CFT，最大纤维保留尺寸>20mm)。

一般意义上来讲，对于同种树脂原材料，纤维的长度越长，复合材料板材的力学性能越优异，但后期加工成型的难度也越大。纤维增强热塑性复合材料的传统成型工艺包含注塑、模压及真空吸塑。这些工艺可以实现SFT材料非结构件或半结构部件的制造（如汽车工程塑料部件），而CFT是一种具有更高性能的轻量化新材料，但其成型工艺局限于热压成型和缠绕成型，一般用于管状、棒状及平面应用中，在具有复杂几何外形的部件中很难得以应用。

在同样的纤维长度条件下，随着增强纤维（以玻纤或碳纤为例）的含量增强，热塑性复合材料板材的强度和弯曲模量也随之增加，但板材的韧性可能会有所下降，材料的密度会有所提高。而且随着玻纤和碳纤含量的增加，在热压成型或吸塑成型中，板材的加工难度提高，曲面成型精度会大幅下降。这直接导致许多复杂几何形状的部件或者三维拉伸的部件难以用高纤维含量的纤维增强热塑性复合材料板材制备。

因此，现有的纤维增强复合材料一般都只能侧重于强调某个方面的性能，如CFT板材利用连续纤维增强，可以实现高强度高抗冲，但其成型性能很差。而短切纤维增强SFT板材具有良好的成型性能，但其力学性能有显著不足。而LFT板材具有适宜的成型性能，但其密度相比没有纤维填充的树脂体系要高，且拉伸抗冲等性能相比CFT也有不小的差距。

针对以上问题，故，有必要对其进行改进。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种易于热成型的轻质高抗冲高模量纤维增强热塑性树脂复合板材及其制备方法。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种易于热成型的轻质高抗冲高模量纤维增强多层复合板材，包括复合板材本体；该复合板材本体由两层或多层结构的复合层板材复合而成。

作为本发明的一种优选方案，所述复合板材本体包括外层和内层；外层和内层通过加热加压复合制成板材。

作为本发明的一种优选方案，所述外层为纤维增强热塑性复合材料层，内层为超高分子量聚乙烯纤维增强树脂层。

作为本发明的一种优选方案，还设置有中间层，中间层位于外层和内层之间，所述中间层为热塑性胶粘薄膜层。

作为本发明的一种优选方案，所述热塑性胶粘薄膜层为聚丙烯基、EVA基、乙烯基、或者热塑性聚氨酯基材，其厚度为0.1mm～1mm。