本发明专利技术公开了一种连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材的制备方法。将制备的连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材作为复合板材的基材，并与其它功能性的材料组成新的材料体系，生产适合不同行业所用的多轴向织物增强热塑性复合板材，解决了不同材质存在的热复合粘结困难的技术瓶颈。本发明专利技术方法制备的复合板材由连续纤维多轴向构筑；材料在不同方向上具有弯曲回复与受力均匀的特点，另外通过蜂窝芯材形成的轻质夹芯板材提供了更高的材料抗冲击强度，适合制备航海航空轨道车集装箱等领域的结构件与内饰件。本产品轻质阻燃可回收利用，更适合经编行业组织工业化规模生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合板材的制备方法，具体涉及一种多轴向织物增强的热塑性复合板材的制备方法。
技术介绍
连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材，具有独特的制备技术与产品优势，近年来在国际市场得到了快速的发展，欧美一些发达的国家已有一些产品应用到航海航空及军用与民用领域，发展趋势是替代现行的热固性材料，及取代薄型的不锈钢卷板或铝板制备产品，实现产品高性能与轻量化节能的目标。连续纤维多轴向增强织物热塑性复合板材在增强塑料领域，可承重的复合材料板材是较新出现但快速增长的开发成果。在制作结构和半结构产品的用途中，比它们先出现的是热塑性预浸料，这是为在航空航天应用中代替热固性预浸料而研发的材料，更加类似先进热固性复合材料。它们不仅简化了模塑商的操作，而且由于可在自动化生产线上大量生产，因而提高了最终制品的一致性和可重复性。它们的成型周期缩短，制品比热固性复合材料具有更好的抗冲击性，并且可以循环利用。现有技术中，利用玻纤原丝先制备连续纤维毡，(或经针刺工艺预固网形成二维或三维结构的连续纤维针刺毡)，将连续毡预热之后再利用挤出机淋膜的方式，将熔融树脂分别喷琳到连续纤维毡上下的界面，再通过高温辊压熔融浸渍及热压成型与复合工艺，制作连续纤维增强的热塑性复合板材(结构型GMT板材)，由于板材表面存在的针孔现象降低了产品性能，另因为增强材料未经过展纤(分散玻纤束)工艺，所以存在增强材料浸渍不均勻，或板材内部分层或空隙率增多的产品缺陷，力学性能同比连续纤维多轴向增强的复合材料要差一些。连续纤维多轴向经编织物或其它机织物的材料，目前大部分用于制备热固性增强基材，采用不饱和树脂浸渍的生产工艺，(如采用真空浇灌与缠绕成型)制备热固性预浸料或制作产品。因树脂黏度低织物增强材料浸渍较容易；所以不需展纤(分散纤维束)就能顺利完成纤维浸渍工程，生产如大型风能的叶片、船舶游艇或民用建筑的结构件、玻璃钢板材等产品。热塑性熔融树脂因黏度高流动性差，形成了对织物增强材料浸渍的技术瓶颈； 实践证明没有经过展纤分散均勻的增强材料(碳纤或玻纤)，要达到束内(单丝集合)浸渍均勻的目的，实现经编行业低成本工业化生产将是十分困难的。所以国内目前制备可替代先进的热固性板材，特别是能替代铝板或不锈钢板的，及高性能要求的连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材，还处在研制阶段没有形成工业化生产。目前国内外制造连续纤维多轴向增强热塑性复合片(板)材的方法，主要采用熔体浸渍法先制作单向(0° )连续纤维的预浸带，经裁剪单向带并按预准向分层重叠铺放解决宽度与厚度，再通过粘合热压工艺制备成双轴向(0° /90° )增强的热塑性复合板材。这一方法的技术瓶颈在于宽幅模头的工艺设计复杂制造成本高；很难控制模腔内部纤维浸渍的工艺过程，如展纤后的线束单丝排列集合的产品幅宽受到一定的限制，在通过高温高压的模腔进行熔融浸渍时；极易产生纤维线束或单丝断裂的现象、存在穿纱或补纱难及模腔清理难的工艺缺陷、包括存在模腔因宽度增加在浸渍工艺中，所产生的树脂分流温度差及阻尼现象的技术瓶颈。并且熔融法难以将多轴向织物铺设到新材料体系中，要实现一次性制备0° /90° 士45°及士60°等高性能纤维织物的热塑性复合板材，仍存在许多需要改进的工艺与设备的不足或缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，根据产品结构与受力方向不同的特点，利用经编铺纬与张力系统的技术，将高性能纤维(单丝集合)制备成具有多种不同轴向结构的热塑性预固结片材。再将上述所说的预固结片材按序放卷铺层或与其它功能性材料层叠，形成所需板材的厚度制备板坯子，经双带压机的成型系统及后续工艺，制得连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材制备方法，其特征在于，包括如下步骤(1)、将A方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围 200°C 350°C，将A方向的纱线展纤为宽而平直并均勻分布的单丝带状材料一定宽度，呈平直、均勻分布的单丝带状的线束片材；O)、将B方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊，控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围 200°C 350°C，将B方向的纱线展纤为宽而平直并均勻分布的单丝带状材料；(3)、将步骤O)中所述的B方向的单丝带状材料依次分别引至A方向的单丝带状材料表面上；0)、在步骤C3)形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，形成预成型多轴向线束；(5)、将步骤(4)所形成的预成型多轴向线束由上下两层特氟龙输送带夹持导入烘箱加热，在导入过程中，保持A向和B方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，加热温度控制在180°C 350°C，待改性热塑性树脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均勻浸渍单丝带状材料，通过三组热压辊对其连续辊压，辊压温度为210°C 350°C，压力为1 2MPa，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂及位移导致织物结构遭到破坏；(6)、将经过步骤( 热压所形成的纤维片材导入冷压辊压装置中进行冷压，使其温度冷却至玻璃化温度以下，实现熔融树脂的冷却凝固，形成多轴向增强热塑性预固结片， 并保持多轴向增强热塑性预固结片的表面平整和光滑，在冷压过程中，通过调节冷压辊压装置，控制片材的厚度；(7)、将两层四轴向的预固结片材重叠铺层预热粘结制备预成型的板坯，再输送进入双钢带压机，在加热段进行热压固化排除残余气体，实现板材结构密实与厚度达标。控制热压温度在200°C 230°C，压力为1-1. 5Mpa,时间为30 90S，再将其送入至冷却段进行冷压固化定型，冷压定型压力为1 2Mpa，温度为30 60度，线速度可在6_12米/分钟调节。经后续工艺制备连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材。上述方法中，按重量百分百计，所述的纤维织物的含量是40% 70%，改性热塑性树脂的含量是30 % 60 %。作为本专利技术的技术方案的进一步改进，为了增强热塑性树脂材料对单丝带状材料的渗透，提高经编多轴向线束片材的质量，防止其内部出现干纤维区或者是孔隙，在进行步骤C3)之前，在A方向的纱线表面铺覆改性热塑性树脂薄膜，在进行步骤C3)导入B方向的单丝带状材料时，导入B方向的单丝带状材料铺覆一层改性热塑性树脂薄膜，使改性热塑性树脂薄膜与各层单丝带状材料层叠设置，为了保证在B方向上铺覆改性热塑性树脂薄膜时，薄膜铺覆的角度不发生偏移，每次铺覆改性热塑性树脂薄膜时，要对树脂薄膜进行纠偏。为了确保各个方向单丝带状材料角度不发生偏移，提高成品的质量以及合格率， 步骤(3)中将B方向的单丝带状材料导引叠加至A方向的单丝带状材料上方时，需要对其进行纠偏，步骤(4)中，在铺覆改性热塑性树脂薄膜时也要对树脂薄膜进行纠偏。为了保证在步骤4中单丝带状材料的供应，在步骤(3)之前将A方向和步骤⑵ 所述的B方向展纤后的单丝带状材料引入到各自对应的储纱装置中。为了能够根据成品的要求，生产出不同结构的经编多轴向线本文档来自技高网...
【技术保护点】
材。上述方法中，按重量百分百计，所述的纤维织物的含量是４０％～７０％，改性热塑性树脂的含量是３０％～６０％。热压温度在２００℃～２３０℃，压力为１－１．５Ｍｐａ，时间为３０～９０Ｓ，再将其送入至冷却段进行冷压固化定型，冷压定型压力为１～２Ｍｐａ，温度为３０～～６０度，线速度可在６－１２米／分钟调节。经后续工艺制备连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板增强热塑性预固结片的表面平整和光滑，在冷压过程中通过调节冷压辊压装置，控制片材的厚度；（７）、将两层四轴向的预固结片材重叠铺层预热粘结制备预成型的板坯，再输送进入双钢带压机，在加热段进行热压固化排除残余气体，实现板材结构密实与厚度达标。控制行固定，并防止在辊压过程中单丝带状材料的断裂及位移导致织物结构遭到破坏；（６）、将经过步骤（５）热压所形成的纤维片材导入冷压辊压装置中进行冷压，使其温度冷却至玻璃化温度以下，实现熔融树脂的冷却凝固，形成多轴向增强热塑性预固结片，并保持多轴向脂薄膜熔融后，将热塑性树脂涂覆到上单丝带状材料上，使熔融后的热塑性树脂均匀浸渍单丝带状材料，通过三组热压辊对其连续辊压，辊压温度为２１０℃～３５０℃，压力为１～２ＭＰａ，在此过程中，通过具有弹性的线束拉幅张力器控制单丝带状材料的张力，对其进，形成预成型多轴向线束；（５）、将步骤（４）所形成的预成型多轴向线束由上下两层特氟龙输送带夹持导入烘箱加热，在导入过程中，保持Ａ向和Ｂ方向上单丝带状材料以及改性热塑性树脂薄膜导入速度的一致性，加热温度控制在１８０℃～３５０℃，待改性热塑性树进行预热，预热温度范围２００℃～３５０℃，将Ｂ方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料；（３）、将步骤（２）中所述的Ｂ方向的单丝带状材料依次分别引至Ａ方向的单丝带状材料表面上；（４）、在步骤（３）形成的织物表面铺覆改性热塑性树脂薄膜５０℃，将Ａ方向的纱线展纤为宽而平直并均匀分布的单丝带状材料一定宽度，呈平直、均匀分布的单丝带状的线束片材；（２）、将Ｂ方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊，控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中１．连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（１）、将Ａ方向的纱线从纱架上引出，依次通过导丝辊、分丝筘后，通过牵拉辊控制纱线的张力，保证其引出时的稳定性和平行排列，导入烘箱中进行预热，预热温度范围２００℃～３...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄亦赛，谈昆伦，黄云清，季建强，
申请(专利权)人：常州市宏发纵横新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32
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