[发明专利]维尼纶增强铝合金层压复合材料及制备方法

说明书

本发明属于有机复合材料技术领域。

目前与本发明相关的同类产品中，以美国ALCOA公司申请注册的ARALL系列层压权较为著名，它是以芳纶纤维(商品名kevlar)为增强材料，将芳纶纤维环氧树脂预浸片与铝合金薄板交替胶合，热压成型，ARALL层合板保持铝合金的导电性、塑性、加工性等优点外，还具有重量轻、强度高、疲劳性能优异等特点，因此，ARALL层合板已成功地用在航天航空工业上，但是，有其不足之处是由于ARALL层合板所用的增强纤维Kevlar价格昂贵，最大缺点是拉伸断裂应变小，使得ARALL层合板变形性受到限制，而且价格高于一般铝合金，这样，不利于ARALL在民用工业产品中推广使用。

为解决以上采用芳纶纤维与环氧树脂预浸片的缺陷，本发明的目的提供一种有机材料利用维尼纶和粘接剂制成预浸片的方法，采用此种材料具有质轻、价格便宜，而且具有良好变形性的新型复合材料，有效的解决了采用芳纶纤维拉伸断裂应变小的缺点，可作为铝合金、低强度钢的代用品。

本发明的设计方案是：采用一种高强高模维尼纶连续长纤维作为增强材料，用环氧树脂作粘接剂，制成单向铺设预浸片，再由维尼纶纤维单向预浸片与经过表面处理的铝合金薄板交替叠层所形成之结构，热压成型，制成了维尼纶增强铝合金层压复合材料。

其工艺流程是：

1.将维尼纶纤维经预浸胶制成单向预浸片；

2.将铝合金薄板经表面处理和预涂底胶制成待用板；

3.再将上面单向预浸片和待用板交替叠层后热压成型。

本发明所用材料及工艺要求：

(1)铝合金薄板：可为各种型号铝合金，厚度0.3mm～1mm。

(2)粘接剂：环氧树脂类，橡胶类或其它系列胶；

(3)纤维/粘接剂预浸片：厚度0.2～0.8mm，纤维体积含量为60％～70％。粘接剂体积含量为30～40％；

(4)成型条件按所选粘接剂而定，温度为30～100℃，压力3kg/cm²～10kg/cm²，保持时间0.5～3小时；

(5)在成型复合材料中，以铝合金薄板体积为40～50％，余下含量为纤维加粘接剂。

本发明之优点：采用维尼纶替代芳纶纤维作为原板的增强剂，维尼纶纤维的断裂应变远大于芳纶纤维层压板，变形应变性好，节省原料，且价格便宜。在民用产品中可推广使用。

本发明之实施例：

实施例1

材料：L4铝板，厚0.5mm，维尼纶纤维/环氧树脂预浸片厚度0.8，纤维体积含量60％，层数312型，即三层铝板夹两层预浸片。

成型工艺条件：铝板表面去污、打毛、涂底胶后，按顺序与预浸片叠在一起，在100℃，保持压力3kg/cm²3小时。

实施例2

M-LY12铝合金板，厚0.3mm，维尼纶/环氧树脂预浸片，厚0.4mm，纤维体积含量65％，层数514，即两层铝板夹四层预浸片。

成型工艺条件：铝板表面去污，用化学氧化法处理，涂底胶，按顺序与预浸片叠层，在温度100℃，压力5kg/cm₂，保持3小时。