[发明专利]一种多元纤维增强热塑性树脂复合材料及其制造方法

说明书

本发明提供一种多元纤维增强复合材料，包括至少一个A层，至少一个B层；A层为有机纤维增强热塑性树脂复合材料；B层为中间热塑性树脂粘结层；C层为无机纤维增强热塑性树脂复合材料，本发明的复合材料采用无机纤维增强热塑树脂材料可以起到骨架支撑作用，实现高强度、高模量、高刚度、耐蠕变；采用有机纤维增强热塑性树脂材料可以起到高强度、耐冲击，耐低温、耐腐蚀特性；本发明的多元复合材料实现了刚柔兼备，大大拓展了其应用领域和使用价值。

技术领域

本发明涉及材料制品技术领域，尤其涉及一种多元纤维增强热塑性树脂复合材料、其制造方法和制品。

背景技术

纤维增强复合材料(FRP)是由增强纤维材料，如玻璃纤维、碳纤维、玄武纤维、陶瓷纤维、芳纶纤维等，与基体材料经过缠绕，模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。根据增强材料的不同，常见的纤维增强复合材料分为无机纤维增强复合材料，有机纤维增强复合材料。根据增强树脂的不同又可分为纤维增强热固性树脂复合材料，纤维增强热塑性树脂复合材料。

由于纤维增强复合材料具有如下特点：(1)比强度高，比模量大；(2)材料性能具有可设计性；(3)抗腐蚀性和耐久性能好；(4)热膨胀系数与混凝土的相近。这些特点使得FRP材料能满足现代结构向大跨、高耸、重载、轻质高强以及在恶劣条件下工作发展的需要，同时也能满足现代建筑施工工业化发展的要求，因此被越来越广泛地应用于各种军民用航天、飞机、高铁、建筑、桥梁、公路、海洋、水工结构以及地下结构等领域中。

纤维增强复合材目前市场主要以无机纤维增强热固性树脂复合材料为主，热固性树脂和无机纤维界面相容性和浸透性，可以充分的包裹无机纤维单丝，达到较好的复合特性。但这种复合材料存在明显弊端。1、无机纤维增强热固性树脂不能回收再利用，浪费资源，也污染环境；2、无机纤维增强热固性树脂成型效率低下；3、无机纤维增强热固性树脂在加工中会产生大量化学VOC；4、无机纤维增强热固性树耐冲击性较差。虽然无机纤维增强热塑性树脂发展较为迅速，其克服了无机纤维增强热固性树脂一些弊端，由于无机纤维断裂伸长率很低，使其耐冲击性很差，在很多领域仍然不能满足要求。无机纤维增强树脂复合材料还有一个共同的弊端，其比重较大，不利于一些领域的使用。为此高分子有机纤维增强热塑性树脂复合材料，最近开始了初步的发展。有机纤维增强热塑性树脂复合材料具有1、高强度2、低密度，3、耐冲击等优良特性。怎么发挥纤维增强复合材料的综合优势，规避其劣势，解决更多的应用难题，实现轻量化、高强度、耐冲击、可回收的特性迫在眉睫。

专利200580013818.6是韩国专利，公开了其热塑性复合片型材料、其制造方法及制造的制品的技术。该公开的发明是一种优异的纤维增强热塑性片，该热塑性复合片包括热塑性复合材料中心层和连续增强纤维浸注的预浸料层，该热塑性复合材料中心包含包括40％重量的平均长度为1-30mm增强纤维和60％重量的包含无机填料的热塑性树脂。该连续增强纤维浸注的预浸料层被层压在中心层上下表面至少一个表面上，该预浸料层包含5-56％重量的增强纤维和35-95％重量含有少量无机填料的热塑性树脂。然而该专利的增强纤维为短纤维，不是连续的长纤维，更不是编制成网状结构的纤维布，同时没有涉及有机纤维和无机纤维的各自特点以及互补作用，所带来的复合材料性能的提升有限。

早期的中国专利201510992614.7公开了一种夹芯板，包括从上到下依次经过热压融接的面层、芯层、底层。其中：所属的面层和所述的底层均为单面覆淋膜的无纺布的纤维增强热塑性板材，所述的单面单面覆淋膜的无纺布的纤维增强热塑性板材为连续性纤维增强热塑性预浸料、短纤维增强热塑性预浸回料和单面覆淋无纺布经热压而成。该专利着重强调了无机纤维的增强效果，对于无机纤维的长度，编制方式，都没有详细的描述，对于有机纤维的增强更没有涉及，对于二者的混合使用更是没有提及，不能解决轻量化、高强度、耐冲击的特性。