一种新型复合型板材制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型复合型板材，该复合型板材由位于上下两外侧的碳纤维层和夹在该两外侧之间的三维热塑性芯材热压成型，其中，该三维热塑性芯材内部的组成纤维随机交错，形成无序的三维结构，该三维热塑性芯材的厚度大于两侧的碳纤维层厚度。本实用新型专利技术解决了现有的碳纤维板材加工难度大的问题。本实用新型专利技术具有三层结构，中间的三维热塑性芯材，可以与外层的碳纤维层直接进行一次热压成型，从而缩短加工周期；同时可以保证碳纤维与芯材的结合效果，实现较高的耐冲击性能以及抗弯曲性能。

【技术实现步骤摘要】
一种新型复合型板材
本技术属于复合高分子材料领域，具体涉及一种新型复合型板材。
技术介绍
碳纤维复合材料广泛应用在风电、交通运输行业。目前的碳纤维复合材料的加工方式主要为为手糊、真空袋、模压以及热压罐工艺。满足规模化量产的加工方式只有模压适合连续碳纤维材料。但全碳纤维成本昂贵，在保证弯曲强度以及冲击强度方面考虑，普遍使用蜂窝板或者balsa木等材料作为芯材。这些芯材及其对应加工方式不能保证较短的加工周期以及强度要求。现有的蜂窝板材料以及balsa木等材料需要进行加工才能与碳纤维材料进行复合，这样就延长了产品的加工周期。现有使用热塑性塑料作为芯材的加工方式，但未得到应用，原因是热塑性塑料在模压加工过程中会产生局部的流动性差异，扰乱表面碳纤维排布，对性能造成损害。另外的原因，碳纤维复合材料层的数值与芯材的结合面相对光滑，造成树脂与芯材的结合不充分，容易导致分层破坏。举例说明，目前广泛应用碳纤维层与铝蜂窝板进行复合，铝蜂窝板作为三明治结构中的芯材。制造非平面的结构产品过程中，需要先将铝蜂窝板进行加工，完成后将碳纤维布包覆在上下两面进行加热加压固化最终得到产品。加工周期相对较长，加工难度大。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种新型复合型板材，以解决现有的碳纤维板材加工难度大的问题。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种新型复合型板材，该复合型板材由位于上下两外侧的碳纤维层和夹在该两外侧之间的三维热塑性芯材热压成型，其中，该三维热塑性芯材内部的组成纤维随机交错，形成无序的三维结构，该三维热塑性芯材的厚度大于两侧的碳纤维层厚度。进一步地，在上述一个方案中，所述碳纤维层为碳纤维预浸布、碳纤维毡、单向碳纤维织布、碳纤维编织布中的一种或几种组成。进一步地，在上述一个方案中，所述三维热塑性芯材为采用聚丙烯或芳纶材质制成的并对制成该芯材的聚丙烯或芳纶内部进行三维刺穿处理的三维热塑性板、热塑性复合材料板或者发泡层。相比现有技术，本技术所公开的一种新型复合型板材，具有三层结构，中间的三维热塑性芯材，可以直接与外层的碳纤维层直接进行一次热压成型，从而缩短加工周期。同时可以保证碳纤维与芯材的结合效果，实现较高的耐冲击性能以及抗弯曲性能。附图说明图1为本技术实施例所述的新型复合型板材的结构原理图。具体实施方式参照图1所示，图1为本技术实施例所公开的一种新型复合型板材的剖面示意图，该复合型板材由位于上下两外侧的碳纤维层和夹在该两外侧之间的三维热塑性芯材热压成型，形成夹心结构，其中，该三维热塑性芯材内部的组成纤维随机交错，形成无序的三维结构，该芯材并不是均匀的塑料材质，不同于普通的塑料、橡胶等，其内部结构由随机交错的纤维构成。此三维热塑性芯材可称之为轻质GMT三明治芯材，此三明治芯材为热塑性，内部纤维为无序三维结构，无序三维结构指的是纤维在空间内随机分布，结构内部存在空气空隙，内部的结构单元为随机的纵横交错、立体分布的热塑性纤维。其中，中间层的该三维热塑性芯材具有一定的厚度，其厚度大于两外层的碳纤维层厚度，起到支撑作用，用于提高产品的抗弯性能。在上下两层的加温加压条件下，外两层的碳纤维逐渐固化，内部的轻质GMT逐渐软化，在此过程中进行产品定型。本技术的芯材采用三维纤维组成的热塑性芯材作为此夹心结构的芯材的选择使用，替代了传统的热塑性塑料，降低加工难度；替代了需二次加工的蜂窝板，提高了生产效率。其中，外层的所述碳纤维层可以为碳纤维预浸布、碳纤维毡、单向碳纤维织布、碳纤维编织布中的一种或几种组成，且优选为碳纤维预浸布，其是在经过高压高温技术将环氧树脂复合在在碳纤维上，强度高密度小。中间层的三维热塑性芯材，也可以称之为轻质GMT三明治芯材，因为其内部纤维为无序的三维结构。该芯材可以为pp、芳纶等不同热塑性材料进行三维穿刺制造的三维热塑性板、热塑性复合材料板以及发泡层等等。本技术的所述新型复合型板材加工过程分三步：第一，将外层的碳纤维层与三维热塑性芯材进行近尺寸裁切并层叠。第二步，将碳纤维层与三维热塑性芯材进行加温加压模压。在加热过程中，内部芯材受热变形，外部碳纤维复合材料受热固化，两者同步变形。第三步，固化完全后，进行裁边等后处理工作，在此过程中实现整体固化定型。需要说明的是，对三层结构的复合型板材的加工除了通过上述的热压工艺外，还可以通过真空袋、真空导入、拉挤成型、热压罐工艺以及其他可通过模具进行压制或者抽真空进行负压压制的工艺实现。本技术所公开的一种复合型板材具有分层结构，其利用外层的碳纤维层和中间层的三维热塑性芯材(轻质GMT)同时形变固化过程，节省了传统三明治(夹心)结构需独立的加工过程所需要的时间，加快了生产节拍，使碳纤维复合材料大规模量产成为现实。此外，三维热塑性复合材料芯材内部为无序的三维结构，也解决了普通热塑性塑料作为芯材的性能缺陷，提高了产品整体性能，也克服了普通热塑性塑料作为芯材带来的加工过程中的困难。上述实施方式仅为本技术的优选实施方式，不能以此来限定本技术保护的范围，本领域的技术人员在本技术的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本技术所要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型复合型板材，其特征在于，该复合型板材由位于上下两外侧的碳纤维层和夹在该两外侧之间的三维热塑性芯材压合成型为一体，其中，位于中间层的该三维热塑性芯材内部的组成纤维随机交错，形成无序的三维结构，该三维热塑性芯材的厚度大于两侧的碳纤维层厚度。

【技术特征摘要】
1.一种新型复合型板材，其特征在于，该复合型板材由位于上下两外侧的碳纤维层和夹在该两外侧之间的三维热塑性芯材压合成型为一体，其中，位于中间层的该三维热塑性芯材内部的组成纤维随机交错，形成无序的三维结构，该三维热塑性芯材的厚度大于两侧的碳纤维层厚度。2.如权利要求1所述的新型复合型板材，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彤，
申请(专利权)人：张彤，
类型：新型
国别省市：河北,13