一种纤维金属层合板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及纤维金属层合板领域，公开了一种纤维金属层合板及其制备方法。本发明专利技术的纤维金属层合板包括依次层叠的金属层、树脂粘结层和纤维层，所述树脂粘结层和纤维层之间还具有磁性短切纤维，且所述磁性短切纤维与所述纤维层之间的夹角大于0°。根据本发明专利技术的纤维金属层合板，其金属层与纤维布之间的结合力较强。

Fiber metal laminated plate and preparation method thereof

The invention relates to the field of fiber metal laminated plates, and discloses a fiber metal laminated plate and a preparation method thereof. Fiber metal laminates of the present invention includes sequentially stacked metal layer, a resin bonding layer and fiber layer, the magnetic short fiber also has between the resin adhesive layer and fiber layer, and the angle between the magnetic short fiber and the fiber layer is greater than 0 degrees. According to the inventive fiber metal laminate, the bonding force between the metal layer and the fiber cloth is stronger.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维金属层合板及其制备方法
本专利技术涉及一种纤维金属层合板及其制备方法。
技术介绍
铝合金材料具有较低密度和较高的强度和抗冲击性能，并且具有良好的可加工性成本也较为低廉。因此自从二十世纪三十年代初就被广泛应用于航空航天领域。然而铝合金材料具有一些局限性例如较低的疲劳寿命和抗腐蚀性能限制了其进一步的应用价值。而二十世纪四五十年代专利技术的玻璃纤维和碳纤维复合材料具有很高的比强度和比刚度，并且具有良好的疲劳特性和耐腐蚀性，然而这种层叠复合材料面外横向强度和抗冲击性能较差，并且层间结合面容易产生脱层。为了同时克服铝合金材料和纤维复合材料存在的一些缺点，在二十世纪七十年代末，由荷兰代尔夫特理工大学研制出了金属材料与纤维复合的纤维金属层合板材料，即纤维金属层合板。纤维金属层合板是一类新型的混杂增强结构复合材料，国际上统称为FML(Fiber-MetalLaminate)层合板，其典型代表是铝合金-芳纶纤维叠层复合材料层合板，国际上称为ARALL(ARAamid-AluminumLaminate)，以及铝合金-玻璃纤维叠层复合材料层合板，国际上称为GLARE(GLAss-Reinforcealuminum)。参考文献(Vogelesang,L.,DevelopmentofaNewHybridMaterial(ARALL)forAircraftStructure,Ind.Eng.Chem.Prod.Res.Dev.,1983,pp.492-496)和美国专利技术专利(US5039571，US5547735和US5219629)都详细研究了FML叠层复合材料层合板的制备方法，力学性能及优点和潜在的应用领域。目前，GLARE已大面积地应用在A380飞机的上机身壳体结构上，是A380飞机材料技术的一个显著的创新点。纤维金属层合板结合了金属与纤维复合材料的优点，并克服了其大部分的缺点，是一种在航空航天、军事、汽车等高科技领域有巨大应用前景的结构材料。虽然纤维金属层合板具有一系列优异的性能，但是其金属层与纤维布之间的结合力较弱。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中的纤维金属层合板内金属层与纤维布之间的结合力弱的问题，提供一种金属层与纤维布之间的结合力较强的纤维金属层合板及其制备方法。本专利技术提供了一种纤维金属层合板，其中，该纤维金属层合板包括依次层叠的金属层、树脂粘结层和纤维层，所述树脂粘结层和纤维层之间还具有磁性短切纤维，且所述磁性短切纤维与所述纤维层之间的夹角大于0°。本专利技术还提供了上述纤维金属层合板的制备方法，该方法包括：在金属层的表面涂布由含有热固化性粘结剂树脂和磁性短切纤维的树脂组合物形成的粘结剂，并在磁场作用下，使所述粘结剂中的磁性短切纤维竖起以使得所述磁性短切纤维与所述金属层之间的夹角大于0°，将预浸纤维布与金属层层叠，使金属层上具有粘结剂的表面朝向预浸纤维布，然后进行热压使预浸纤维布和金属层结合为一体，得到所述纤维金属层合板。根据本专利技术的纤维金属层合板，其金属层与纤维布之间的结合力强。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供的纤维金属层合板包括依次层叠的金属层、树脂粘结层和纤维层，所述树脂粘结层和纤维层之间还具有磁性短切纤维，且所述磁性短切纤维与所述纤维层之间的夹角为大于0°。优选地，所述磁性短切纤维与所述纤维层之间的夹角为30-90°；更优选为45°-90°，进一步优选为65°-90°，特别优选为90°，即所述磁性短切纤维与所述纤维层垂直。根据本专利技术，为进一步提高金属层与纤维布之间的结合力，优选所述磁性短切纤维的长度为20μm-2mm；更优选所述磁性短切纤维的长度为25μm-1mm另外，在本专利技术中，所述磁性短切纤维的直径可以在较大范围内变动，优选情况下，所述磁性短切纤维的截面直径为0.25-20μm，更优选为1-10μm。在本专利技术中，优选所述磁性短切纤维为磁性玻璃纤维、磁性碳纤维和磁性芳纶纤维中一种或多种。作为本专利技术的磁性短切纤维可以通过商购获得，例如磁性玻璃纤维可以购于江阴市安利维纺织有限公司。另外，也可以在玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维的表面沉积包裹一层磁性物质(例如铁氧体)来制备。根据本专利技术，优选所述磁性短切纤维表面包覆有硅烷偶联剂。通过在所述磁性短切纤维表面包覆有硅烷偶联剂，具有能和纤维表面化学结合的反应基团，可以在纤维和预浸树脂间起来桥梁作用的效果，从而能够进一步提高层间结合力。在所述磁性短切纤维表面包覆硅烷偶联剂的方法可以为本领域所公知的方法，例如将硅烷偶联剂与分散剂和溶剂混合后的溶液喷洒在所述磁性短切纤维的表面后干燥。作为所述硅烷偶联剂可以为本领域所常用的各种硅烷偶联剂。优选地，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷、环氧基硅烷、硫基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、乙烯基硅烷、脲基硅烷和异氰酸酯基硅烷中的一种或多种。优选地，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷和环氧基硅烷中的一种或多种。作为所述分散剂可以为本领域所常用的各种分散剂，优选为水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪族聚乙二醇酯和改性聚烷氧化物中的一种或多种。作为所述溶剂只要能够很好地将所述硅烷偶联剂和分散剂溶剂即可，例如可以为乙醇、二甲苯、正丁醇、乙二醇丁醚、乙酸丁酯、异丙醇、环己酮和甲基异丁基酮中的一种或多种。对于硅烷偶联剂、分散剂和溶剂的混合质量比例优选为1：0.5-5：50-200；特别优选为＝1：3：100。在本专利技术中，对于所述纤维层没有特殊限制，其材质可以为常规的各种，例如，具体地，所述纤维层可以为玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维中的一种或多种编织而成的纤维布。本专利技术中，对于上述纤维层的单位面积质量没有特殊限制，具体可以在较大范围内变动，优选情况下，所述纤维层的单位面积质量为50-650g/cm2，优选为150-300g/cm2。上述树脂粘结层可以为由含有热固化性粘结剂树脂及短切纤维的树脂组合物固化而得到层。作为所述热固化性粘结剂树脂优选为丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、苯丙噁嗪树脂、酚醛树脂、尿素树脂和三聚氰胺树脂中一种或多种。优选为环氧树脂。优选地，所述树脂组合物还含有活性稀释剂。更优选地，相对于100重量份的固化性粘结剂树脂，含有10-55重量份的所述活性稀释剂；更优选地，相对于100重量份的固化性粘结剂树脂，含有13-53重量份的所述活性稀释剂。作为上述所述活性稀释剂优选为丙烯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚和烷基多缩水甘油醚中的一种或多种。从降低粘度效果更优，对纤维预浸效果更好的方面来考虑，更优选所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚和烷基多缩水甘油醚中的一种或多种。具体地，作为所述活性稀释剂可以使用江苏三木集团有限公司的型号为SM678的活性稀释剂(成分为新戊二醇二缩水甘油醚)。根据本专利技术，优选地，所述树脂组合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维金属层合板，其特征在于，该纤维金属层合板包括依次层叠的金属层、树脂粘结层和纤维层，所述树脂粘结层和纤维层之间还具有磁性短切纤维，且所述磁性短切纤维与所述纤维层之间的夹角大于0°。

【技术特征摘要】
1.一种纤维金属层合板，其特征在于，该纤维金属层合板包括依次层叠的金属层、树脂粘结层和纤维层，所述树脂粘结层和纤维层之间还具有磁性短切纤维，且所述磁性短切纤维与所述纤维层之间的夹角大于0°。2.根据权利要求1所述的预浸纤维布，其中，所述磁性短切纤维与所述纤维布之间的夹角为30-90°。3.根据权利要求1所述的纤维金属层合板，其中，所述磁性短切纤维的长度为20μm-2mm；优选地，所述磁性短切纤维的长度为25μm-1mm；更优选地，所述磁性短切纤维的截面直径为0.5-20μm；进一步优选地，所述磁性短切纤维的截面直径为1-10μm。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的纤维金属层合板，其中，所述磁性短切纤维选自磁性玻璃纤维、磁性碳纤维和磁性芳纶纤维中的一种或多种。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的纤维金属层合板，其中，所述纤维层为玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维中的一种或多种编织而成的纤维布；优选地，所述纤维层的单位面积质量为50-650g/cm2。6.根据权利要求1-3中任意一项所述的纤维金属层合板，其中，树脂粘结层为由含有热固化性粘结剂树脂及磁性短切纤维的树脂组合物固化而得到层；优选地，所述树脂粘结层的厚度为0.02-0.5mm。7.根据权利要求1-3中任意一项所述的纤维金属层合板，其中，所述金属层选自铝合金板、钛合金板和钢板中的一种，所述金属层的厚度为0.1-3mm。8.根据权利要求1-3中任意一项所述的纤维金属层合板，其中，所述磁性短切纤维表面包覆有硅烷偶联剂。9.一种纤维金属层合板的制备方法，其特征在于，该方法包括：在金属层的表面涂布由含有热固化性粘结剂树脂和磁性短切纤维的树脂组合物形成的粘结剂，并在磁场作用下，使所述粘结剂中的磁性短切纤维竖起以使得所述磁性短切纤维与所述金属层之间的夹角大于0°，将预浸纤维布与金属层层叠，使金属层上具有粘结剂的表面朝向预浸纤维布，然后进行热压使预浸纤维布和金属层结合为一体。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述磁性短切纤维与所述金属层之间的夹角为30-90°。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，相对于100重量份的固化性粘结剂树脂，含有5-50重量份的所述磁性短切纤维；优选地，相对于100重量份的固化性粘结剂树脂，含有8-38重量份的所述磁性短切纤维。12.根据权利要求9-11中任意一项所述的方法，其中，所述树脂组合物还含有活性稀释剂，相对于100重量份的固化性粘结剂树脂，含有10-55重量份的所述活性稀释剂；优选地，相对于100重量份的固化性粘结剂树脂，含有13-53重量份的所述活性稀释剂；更优选地，所述活性稀释剂为丙烯基缩水甘油醚、丁基缩水甘...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛定文，崔静娜，罗文海，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44