纤维增强热塑性复合材料及其制备方法技术

本申请涉及一种纤维增强热塑性复合材料及其制备方法。所述纤维增强热塑性复合板材在表面上具有大理石纹理效果，所述表面大理石纹理通过将连续纤维增强热塑性单向带碎片层压而获得，所述连续纤维增强热塑性单向带中所用的纤维与树脂的颜色不同。所述热塑性复合板材可采用简单快速的方法制备并满足最终产品在表面外观上的个性化要求。表面外观上的个性化要求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】纤维增强热塑性复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料领域。具体地，本专利技术涉及一种纤维增强热塑性复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]连续纤维增强热塑性复合材料是用热塑性树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维而制成树脂基体与增强纤维的复合材料。由于连续纤维增强热塑性复合材料具有高比模量、高比强度、成型周期短，成型过程中无化学反应等优点，其被应用于汽车、航空航天、电子电气和机械等诸多领域。
[0003]用于制备连续纤维增强热塑性复合材料的纤维主要有碳纤维、芳纶纤维等。
[0004]碳纤维(简称CF)是一种含碳量在90%以上的高强度高模量的特种纤维。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料，与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。
[0005]芳纶具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能，广泛应用于复合材料、防弹制品、建材、特种防护服装、电子设备等领域。
[0006]连续纤维增强热塑性复合材料的生产方式主要有熔融挤出法、薄膜法、溶液法、粉末法等。熔融挤出法是将连续纤维通过热塑性树脂熔体浸润形成，此方法浸润完全，成本较低。薄膜法是将连续纤维放置于两层树脂薄膜之间，然后在适当的温度下是树脂熔融、再在压力作用下制成预浸料。溶液法通常选用合适的溶剂，将树脂溶解制备低粘度的溶液，用所得溶液浸渍纤维，然后使溶剂挥发制得复合材料。粉末法是通过将粉状树脂施加到增强材料上来制得预浸料的方法。连续碳纤维增强热塑性复合单向带也是预浸料的一种，其连续碳纤维方向相互平行，单向带厚度通常在0.10
‑
0.25mm。
[0007]现有连续纤维增强热塑性复合材料多为单向或编织纤维和无色透明热塑性树脂结合，颜色和纹理比较单调，需要开发更多具有不同表面纹理的复合材料用于个性化产品的生产。
[0008]专利申请CN 109263050 A公开了一种具有木纹效果的纤维增强复合材料及其制备方法。在该专利中主要采用热固性树脂制备复合材料，并通过切割材料在截面形成木纹效果。该专利将碳纤维布或者玻璃纤维布浸泡在第一树脂中，优选为环氧树脂，将带有颜色的呈半固化状态的第二树脂覆盖于浸入第一树脂的所述碳纤维布或者玻璃纤维布的一面；第二树脂优选为双组份的环氧树脂与环氧树脂色浆以及稀释剂共同混合形成。重复上述步骤，形成叠层结构并在一定的温度和压力下成型；后由顶面或底面沿着与其垂直的中轴线方向倾斜的方向切割，形成木纹效果纤维材料。该专利仅仅涉及到热固性树脂复合材料，而且其纹理效果仅是截侧面，而非上下表面。
[0009]CN107443825A公开了一种仿大理石复合板材，其包括TPU板层、纤维材料层和仿大理石涂料层，所述TPU板层、纤维材料层和仿大理石涂料层依次相连接。该仿大理石复合板材通过仿大理石涂料层的设置，具有天然大理石的质感、光泽和纹理。然而，这种大理石复合板材的仿大理石纹理容易由于涂层磨损而消失。
[0010]因此本领域中仍对持久性地具有表面纹理的复合材料存在需求。

技术实现思路

[0011]本专利技术的一个目的是提供在表面上具有纹理效果的复合材料。
[0012]本专利技术的另一目的是提供在表面上具有纹理效果的复合材料的制备方法。
[0013]因此，根据本专利技术的第一个方面，提供一种纤维增强热塑性复合板材，其特征在于，所述复合板材在表面上具有大理石纹理效果，所述表面大理石纹理通过将连续纤维增强热塑性复合单向带碎片层压而获得，所述连续纤维增强热塑性单向带中所用的纤维与树脂的颜色不同。
[0014]根据本专利技术的第二个方面，提供一种制备上述纤维增强热塑性复合板材的方法，其特征在于，其包括如下步骤：I) 将连续纤维增强热塑性复合单向带切成碎片；和II) 将所得碎片平铺在模具中并进行热压成型，以形成在表面上具有大理石纹理效果的纤维增强热塑性复合板材。
[0015]所述纤维增强热塑性复合板材在表面上持久性地具有大理石纹理效果，可用于对表面外观有要求的应用，例如汽车内饰。所述热塑性复合板材可采用简单快速的方法制备并满足最终产品在表面外观上的个性化要求。
附图说明
[0016]下面结合附图对本专利技术进行更详细地说明和解释，其中：图1显示了实施例1中制备的碳纤维增强热塑性复合板材；图2显示了实施例2中制备的碳纤维增强热塑性复合板材。
具体实施方案
[0017]现在参考附图以说明的目的而非限制地描述本专利技术的一些具体实施方案。
[0018]根据本专利技术的第一个方面，提供一种纤维增强热塑性复合板材，其特征在于，所述复合板材在表面上具有大理石纹理效果，所述表面大理石纹理通过将连续纤维增强热塑性复合单向带碎片层压而获得，所述连续纤维增强热塑性单向带中所用的纤维与树脂的颜色不同。
[0019]优选地，所述单向带中使用的树脂选自聚碳酸酯(PC)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或其组合。
[0020]优选地，所述纤维选自碳纤维或芳纶纤维。所述纤维可以是未经染色的或经过染色的。
[0021]在一些实施方案中，所述纤维是未经染色的。
[0022]在一些实施方案中，所述纤维在用于增强树脂之前经过染色。
[0023]所述单向带中使用的树脂可以为未添加颜料或已添加颜料的。
[0024]在一些实施方案中，所述单向带中使用的树脂为未添加颜料的，所述纤维未经染色或经过染色。
[0025]在一些实施方案中，所述树脂为已添加颜料的，所述纤维未经染色或经过染色。
[0026]优选地，所述单向带的厚度在0.10
ꢀ‑
0.25 mm之间。
[0027]优选地，所述单向带中纤维的体积含量为35%至60%。
[0028]根据本专利技术的纤维增强热塑性复合板材可以通过简单快速的方法制备。
[0029]根据本专利技术的第二个方面，提供一种制备上述纤维增强热塑性复合板材的方法，其包括如下步骤：I) 将连续纤维增强热塑性复合单向带切成碎片；和II) 将所得碎片平铺在模具中并进行热压成型，以形成在表面上具有大理石纹理效果的纤维增强热塑性复合板材。
[0030]优选地，所述单向带的厚度在0.10
ꢀ‑
0.25 mm之间。
[0031]优选地，所述单向带中纤维的体积含量为35%至60%。
[0032]所述单向带可商购获得或自行制备。
[0033]连续纤维增强热塑性复合单向带可以通过用树脂浸润连续纤维来制备。浸润方法可以为本领域中常用的方法，例如熔融挤出法、薄膜法、溶液法、粉末法等，优选熔融挤出法。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种纤维增强热塑性复合板材，其特征在于，所述复合板材在表面上具有大理石纹理效果，所述表面大理石纹理通过将连续纤维增强热塑性复合单向带碎片层压而获得，所述单向带中所用的纤维与树脂的颜色不同。2.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述单向带中使用的树脂选自聚碳酸酯(PC)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或其组合。3.根据权利要求1或2所述的复合板材，其特征在于，所述纤维选自碳纤维或芳纶纤维。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的复合板材，其特征在于，所述纤维未经染色或经过染色。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的复合板材，其特征在于，所述单向带中使用的树脂为未添加颜料或已添加颜料的。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的复合板材，其特征在于，所述单向带中纤维的体积含量为35%至60%。7.一种制备根据权利要求1
‑
6中任一项所述的纤维增强热塑性复合板材的方法，其特征在于，其包括如下步骤：I) 将连续纤维增强热塑性复合单向带切成碎片； 和II) 将所得碎片平铺在模具中并进行热压成型，以形成在表面上具有大理石纹理效果的纤维增强热塑性复合板材。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述单向带的厚度在0.10
ꢀ‑
0.25 mm之间。9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凇，李一兰，祁贵东，向金宝，
申请(专利权)人：科思创知识产权两合公司，
类型：发明
国别省市：