一种纤维增强复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种纤维增强复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术包括表面层和增强层，表面层包括胶衣和固化剂A，胶衣包括以下组分：苯乙烯8

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于复合材料的
，特别是指一种纤维增强复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]交通运输行业中车辆的内装部件通常采用纤维增强复合材料制作而成，目前，纤维增强复合材料由于其优异的性能在交通运输行业的车辆中使用量逐渐增多。纤维增强复合材料的主要成型方法包括手糊成型、真空导流成型、模压成型和喷射成型等。手糊成型由于对操作人员技能的依赖性很大，生产效率很低，产品的重现性很差，质量难以保证一致，生产过程对职业健康和环境保护的要求比较高。真空导流成型所需的辅材较多，占生产成本较高，辅材是一次性的造成很大的浪费。模压成型自动化生产程度很高，设备投资很大，生产所需的钢模成本较高，不适于数量少的产品的生产。喷射成型可以减少对人力的依赖，有一定的机械化程度，劳动效率高，设备投资小，没有辅料损耗，不需要昂贵的模具；但是，现有的喷射成型工艺由于原料的配方设计不合理以及喷射成型参数的选择不恰当使其所得的纤维增强复合材料性能差无法满足车辆等特殊行业的需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种纤维增强复合材料及其制备方法和应用，旨在解决现有技术中采用喷射成型工艺生产的纤维增强复合材料由于原料的配方设计不合理以及喷射成型参数的选择不恰当使其性能差无法满足车辆等特殊行业的需求的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术主要是通过以下技术方案加以实现的：
[0005]在一个方面，本专利技术的一种纤维增强复合材料，包括表面层和增强层，所述表面层和所述增强层的厚度之比为1:8
‑
12；所述表面层包括胶衣和固化剂A，固化剂A在胶衣中的添加量为1
‑
2％，胶衣包括以下重量百分含量的组分：苯乙烯8
‑
10％，二元醇35
‑
45％，二元酸35
‑
45％，助剂1
‑
2％，颜填料8
‑
10％；所述增强层包括以下重量百分含量的组分：不饱和聚酯树脂100％，复合阻燃剂10
‑
35％，消泡剂0.3
‑
0.5％，促进剂0.6
‑
1.2％，固化剂B1
‑
2％，喷射纱20
‑
35％，方格布10
‑
15％；所述复合阻燃剂是由次磷酸铝和纳米勃姆石按照20
‑
40:1
‑
3的重量比组成，或者，所述复合阻燃剂是由次磷酸铝、纳米勃姆石和聚苯基膦酸二苯砜酯按照20
‑
40:1
‑
3:10
‑
30的重量比组成。
[0006]本专利技术的纤维增强复合材料以胶衣和固化剂A形成表面层，以不饱和聚酯树脂、复合阻燃剂、消泡剂、促进剂、固化剂B、喷射纱和方格布形成增强层，组分选择科学，匹配合理，协同促进，表面层和增强层相互作用，所得的纤维增强复合材料的巴氏硬度大，吸水率小，弯曲强度和拉伸强度高，树脂含量适宜，大大提高了纤维增强复合材料的综合性能，特别是复合阻燃剂的使用，大大提高了纤维增强复合材料的防火性能，满足了车辆的内装部件等特殊行业的需求。
[0007]作为一种优选的实施方案，所述不饱和聚酯树脂包括以下重量百分含量的组分：
苯乙烯15
‑
20％，二元醇30
‑
40％，二元酸30
‑
40％，助剂1
‑
2％，颜填料6
‑
8％。本专利技术的不饱和聚酯树脂是由二元醇和二元酸缩聚反应而成的，这种缩聚反应为常规反应；缩聚反应产物采用苯乙烯稀释，并添加助剂和颜填料，丰富了不饱和聚酯树脂的结构，提高了不饱和聚酯树脂的综合性能。通常情况下，助剂是防沉降剂和促进剂等，优选地，促进剂的重量百分含量为0.6
‑
1.2％。
[0008]作为一种优选的实施方案，所述消泡剂为BYK
‑
A515消泡剂。本专利技术采用BYK
‑
A515消泡剂对不饱和聚酯树脂、复合阻燃剂和促进剂形成的混合物进行消泡处理，这种消泡剂消泡能力强，使用效果好。
[0009]作为一种优选的实施方案，所述促进剂是异辛酸钴。本专利技术采用异辛酸钴作为促进剂，异辛酸钴具有催化作用，与固化剂B匹配，能够促进不饱和聚酯树脂固化，使用效果好。
[0010]作为一种优选的实施方案，所述固化剂A和所述固化剂B均为过氧化甲乙酮。本专利技术的胶衣通过过氧化甲乙酮固化剂固化，不饱和聚酯树脂也通过过氧化甲乙酮固化剂固化，这种固化剂性能好，使用方便。
[0011]作为一种优选的实施方案，所述方格布的密度是400
‑
800g/m2。本专利技术的增强层中还设置了方格布，方格布设置在增强层的中部，进一步丰富了增强层的结构，稳固了增强层的硬度和强度，提高了纤维增强复合材料的综合性能。
[0012]在另一个方面，本专利技术的一种纤维增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)取胶衣和固化剂A，混合均匀，喷射到模具上，固化，待固化到粘手而不脏手的状态，得表面层；2)取不饱和聚酯树脂、复合阻燃剂、消泡剂和促进剂，混合均匀，得聚酯混合物，取固化剂B，首先，将聚酯混合物和固化剂B喷射到表面层上，喷射时间为40
‑
60s，涂匀，然后，将聚酯混合物和固化剂B以及喷射纱同时喷射到聚酯混合物层上，压辊压实，铺设方格布，再次采用压辊压平，最后，继续喷射聚酯混合物和固化剂B以及喷射纱，压辊压实，固化，脱模，得纤维增强复合材料。
[0013]本专利技术的纤维增强复合材料的制备方法中，首先，利用喷射设备在表面层上喷射一层薄薄的聚酯混合物，从而提高喷射纱的附着力；然后，将聚酯混合物和喷射纱同时喷射到聚酯混合物层上，根据实际产品的形状可以先喷射R角处，再喷射其它平整处，各处喷射厚度均匀；接着，将松散的喷射纱和聚酯混合物层使用压辊来回滚动压实，边角处采用毛刷压平，确保无气泡产生；再铺设方格布，压实；最后，继续喷射聚酯混合物和喷射纱，压实。当喷射完成之后，采用检测工装测量厚度是否符合要求，调整检测工装针尖至测量平面的高度符合产品厚度要求；若产品上没有压痕，证明产品厚度不足，需要再喷射一部分喷射纱和聚酯混合物；拔出检测工装之后，产品表面的喷射纱可能会受到外力造成凸起，采用压辊压平。本专利技术的纤维增强复合材料的制备方法严格控制了各工艺步骤，使各组分充分发生相互作用，操作方便，生产效率高。
[0014]作为一种优选的实施方案，所述步骤2)中，铺设方格布之前，喷射聚酯混合物和固化剂B以及喷射纱的喷枪匀速行走两个来回；铺设方格布之后，喷射聚酯混合物和固化剂B以及喷射纱的喷枪再次匀速行走两个来回。本专利技术中将方格布铺设在增强层的中部，通过喷枪的行走行程来控制聚酯混合物和喷射纱的喷射量，这种控制方法控制方便，工人操作容易。
[0015]作为一种优选的实施方案，所述步骤2)中，喷枪的聚酯混合物和固化剂B出口与喷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强复合材料，其特征在于：包括表面层和增强层，所述表面层和所述增强层的厚度之比为1:8
‑
12；所述表面层包括胶衣和固化剂A，固化剂A在胶衣中的添加量为1
‑
2％，胶衣包括以下重量百分含量的组分：苯乙烯8
‑
10％，二元醇35
‑
45％，二元酸35
‑
45％，助剂1
‑
2％，颜填料8
‑
10％；所述增强层包括以下重量百分含量的组分：不饱和聚酯树脂100％，复合阻燃剂10
‑
35％，消泡剂0.3
‑
0.5％，促进剂0.6
‑
1.2％，固化剂B1
‑
2％，喷射纱20
‑
35％，方格布10
‑
15％；所述复合阻燃剂是由次磷酸铝和纳米勃姆石按照20
‑
40:1
‑
3的重量比组成，或者，所述复合阻燃剂是由次磷酸铝、纳米勃姆石和聚苯基膦酸二苯砜酯按照20
‑
40:1
‑
3:10
‑
30的重量比组成。2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料，其特征在于：所述不饱和聚酯树脂包括以下重量百分含量的组分：苯乙烯15
‑
20％，二元醇30
‑
40％，二元酸30
‑
40％，助剂1
‑
2％，颜填料6
‑
8％。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张萍，聂长海，姜鹏程，蔡亦文，
申请(专利权)人：欧特美交通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：