一种连续纤维增强热塑性复合材料结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种连续纤维增强热塑性复合材料结构及其制备方法，该复合材料结构至少包含轻质中间层，位于所述轻质中间层的上、下方分别设有连续纤维增强热塑性复合材料层。制备上述复合材料结构的方法，包括以下步骤：(A)定制连续纤维增强热塑性复合材料板材和轻质中间层半成品，并放置于传送机构上，送入加热装置内进行加热处理；(B)加热处理后传送至成型模具内进行压制成型。本发明专利技术对比短纤维增强复合材料，具有更优异的力学性能，对比全金属零件，重量减重40％左右；成本低于或持平原金属和短纤维增强塑料件；相较于金属件，大大减少零件数量；相较于金属和短纤维增强塑料件，模具费用大大降低；可用于汽车白车身结构件上。

【技术实现步骤摘要】
一种连续纤维增强热塑性复合材料结构及其制备方法
本专利技术涉及一种复合材料结构及其制备方法，尤其涉及一种连续纤维增强热塑性复合材料结构及其制备方法。
技术介绍
专业数据显示，汽车的整体质量每降低10％，能耗就可以降低6％--8％。特别是随着国内外不断出台的去燃油车的截至时间表，电动汽车受到越来越多的关注。电动车自身重量与其续航里程有极大关系，如果想要提升电动汽车续航里程，电动汽车自重降低是首当其冲的。汽车车身材料的应用发展经历从钢到钢铝混合到全铝最终到多种材料混合使用，现阶段正处于大量使用铝合金的阶段。传统的金属材料结构虽然能满足强度和刚度的条件，但是无法满足轻量化的要求。热塑性塑料因其具有良好的成型性和可回收性，在燃油汽车中大量应用在汽车内外饰，某些短纤维增强的高强度工程塑料甚至已经开始拓展到汽车的半结构件和结构件上。但纯塑料或者短纤维增强塑料承载能力较低，减重仍然不明显，迫切需要一种材料或结构能够解决传统塑料制品的缺点，同时价格又不上升，以拓宽其应用场景。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的第一个目的是提供一种承载能力低、减重效果好的连续纤维增强热塑性复合材料结构；本专利技术的第二个目的是提供一种连续纤维增强热塑性复合材料结构的制备方法。技术方案：本专利技术所述的连续纤维增强热塑性复合材料结构，至少包含轻质中间层，位于所述轻质中间层的上、下方分别设有连续纤维增强热塑性复合材料层。优选地，所述轻质中间层与上、下方的连续纤维增强热塑性复合材料层之间分别设有热塑性树脂胶膜。优选地，所述上、下方的连续纤维增强热塑性复合材料层中的纤维分别包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维中的至少一种。优选地，所述轻质中间层包括GMT和/或LWRT。优选地，所述热塑性树脂胶膜和上、下方的连续纤维增强热塑性复合材料层中的热塑性树脂分别包括聚丙烯、聚乙烯或尼龙中的至少一种。优选地，所述轻质中间层与上、下方的连续纤维增强热塑性复合材料层之间、上、下方的连续纤维增强热塑性复合材料层之间分别为相同厚度或者不同厚度。优选地，所述上、下方的连续纤维增强热塑性复合材料层分别为单向带、编织物或无褶皱织物。制备上述的连续纤维增强热塑性复合材料结构的方法，包括以下步骤：(A)定制连续纤维增强热塑性复合材料板材和轻质中间层半成品，并放置于传送机构上，送入加热装置内进行加热处理；(B)加热处理后传送至成型模具内进行压制成型，得到所述连续纤维增强热塑性复合材料结构。优选地，所述步骤(B)中加热的温度为180℃-400℃，时间为30s-15min。优选地，所述步骤(B)中，所述压制成型的过程中施加的压力为每平方米0.3-5MPa，压制的时间为15-300s。有益效果：本专利技术与现有技术相比，取得如下显著效果：1、对比短纤维增强复合材料，具有更优异的力学性能，对比全金属零件，重量减重40％左右；2、成本低于或持平原金属和短纤维增强塑料件；3、相较于金属件，大大减少零件数量；4、相较于金属和短纤维增强塑料件，模具费用大大降低；5、可用于汽车白车身结构件上。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为实施例1制备的零件结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术作进一步详细描述。实施例1如图1所示，本专利技术提供了一种连续纤维增强热塑性复合材料结构，包含轻质中间层1，在轻质中间层的上、下表面分别设有连续纤维增强热塑性复合材料层2、3，轻质中间层1与上下连续纤维增强热塑性复合材料层2、3之间分别设有热塑性树脂胶膜4。其中，连续纤维增强热塑性复合材料层2、3中的纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维中的至少一种。轻质中间层1的材料可以是GMT或LWRT中的至少一种。热塑性树脂胶膜4和连续纤维增强热塑性复合材料层2、3中的热塑性树脂均可以是聚丙烯、聚乙烯或尼龙中的至少一种。轻质中间层1与上、下表面的连续纤维增强热塑性复合材料层2、3之间及上、下表面的连续纤维增强热塑性复合材料层2、3之间均可以是相同厚度或者不同厚度。连续纤维增强热塑性复合材料层2、3可以是单向带、编织物或无褶皱织物。本专利技术提供了一种连续纤维增强热塑性复合材料结构的制备方法，具体为汽车座椅底板的制造的方法，包括以下步骤：(1)定制连续纤维增强聚丙烯复合材料板材和轻质中间层GMT半成品，两块连续纤维增强聚丙烯复合材料板材尺寸均为1500mm×700mm，厚度1mm，轻质中间层GMT尺寸1500mm×700mm，厚度4mm，上下表面覆有聚丙烯胶膜；(2)将板材按一层连续纤维增强聚丙烯复合材料板材、一层轻质中间层GMT半成品、一层连续纤维增强聚丙烯复合材料板材的顺序自下而上堆叠，然后放置于运动的网链上；(3)网链移动带动预先堆叠好的板材进入红外加热烘箱中进行烘烤，烘烤温度250℃，烘烤时间10分钟；(4)烘烤完成后网链带动材料运动到成型模具上方；(5)机器人拾取烘烤完成后的材料，然后转移放置到成型模具上，启动压机压制产品，压力每平方米0.3MPa，压制时间150秒。(6)压制时间完成后，压机自动抬起，使用机器人取出成型好的零件。(7)将零件放置于待检区。制备得到的零件如图2所示。实施例2一种汽车座椅底板的制造的方法，包括以下步骤：(1)定制连续纤维增强聚乙烯复合材料板材和轻质中间层LWRT半成品，连续纤维增强聚乙烯复合材料板材尺寸为1500mm×700mm，厚度分别为1mm、2mm，轻质中间层LWRT尺寸1500mm×700mm，厚度4mm，上下表面覆有聚乙烯胶膜；(2)将板材按一层连续纤维增强聚乙烯复合材料板材、一层轻质中间层LWRT半成品、一层连续纤维增强聚乙烯复合材料板材的顺序自下而上堆叠，然后放置于运动的网链上；(3)网链移动带动预先堆叠好的板材进入红外加热烘箱中进行烘烤，烘烤温度180℃，烘烤时间15分钟；(4)烘烤完成后网链带动材料运动到成型模具上方；(5)机器人拾取烘烤完成后的材料，然后转移放置到成型模具上，启动压机压制产品，压力每平方米5MPa，压制时间15秒。(6)压制时间完成后，压机自动抬起，使用机器人取出成型好的零件。(7)将零件放置于待检区。实施例3一种汽车座椅底板的制造的方法，包括以下步骤：(1)定制连续纤维增强尼龙复合材料板材和轻质中间层热塑性泡沫半成品，连续纤维增强尼龙复合材料板材尺寸1500mm×700mm，厚度4mm，轻质中间层热塑性泡沫尺寸1500mm×700mm，厚度4mm，上下表面覆有尼龙胶膜；(2)将板材按一层连续纤维增强尼龙复合材料板材、一层轻质中间层热塑性泡沫半成品、一层连续纤维增强尼龙复合材料板材的顺序自下而上堆叠，然后放置于运动的网链上；(3)网链移动带动预先堆叠好的板材进入红外加热烘箱中进行烘烤，烘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续纤维增强热塑性复合材料结构，其特征在于，至少包含轻质中间层(1)，位于所述轻质中间层(1)的上、下方分别设有连续纤维增强热塑性复合材料层(2)、(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种连续纤维增强热塑性复合材料结构，其特征在于，至少包含轻质中间层(1)，位于所述轻质中间层(1)的上、下方分别设有连续纤维增强热塑性复合材料层(2)、(3)。


2.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合材料结构，其特征在于，所述轻质中间层(1)分别与所述连续纤维增强热塑性复合材料层(2)、(3)之间分别设有热塑性树脂胶膜(4)。


3.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合材料结构，其特征在于，所述连续纤维增强热塑性复合材料层(2)、(3)中的纤维分别包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合材料结构，其特征在于，所述轻质中间层(1)包括GMT和/或LWRT。


5.根据权利要求2所述的连续纤维增强热塑性复合材料结构，其特征在于，所述热塑性树脂胶膜(4)、连续纤维增强热塑性复合材料层(2)、(3)中的热塑性树脂分别包括聚丙烯、聚乙烯或尼龙中的至少一种。


6.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合材料结构，其特征在于，所述轻质中间层(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亨津，
申请(专利权)人：上海瓴荣材料科技有限公司，南京瓴荣材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32