一种复合材料板、制备方法及用途技术

本发明专利技术涉及一种复合材料板，包括：一个夹芯层；两个蒙皮层，包覆在所述夹芯层的外表面；和聚双环戊二烯层，设置在至少一个所述蒙皮层的外表面。本发明专利技术还涉及了所述复合材料板的制备方法及用途。本发明专利技术所述的复合材料板在纤维增强材料外部包覆了聚双环戊二烯层，解决了常规纤维增强树脂基复合材料在受到冲击载荷时易出现的分层失效以及耐磨性差的问题。该复合材料板材可广泛应用于矿山、铁路、公路运输重型车辆及货斗上的载重或承重部件中。本发明专利技术中的复合材料板材可以通过反应注射成型工艺结合真空辅助成型工艺实现，适用于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料板及其制备方法，具体涉及一种抗冲、耐磨的纤维增强材料 复合板，及其制备方法和用途。
技术介绍
纤维增强复合材料由于其高比强度和比刚度，已经被广泛应用于工程领域。但是 此类复合材料对冲击载荷比较敏感，在使用中最致命的损伤往往因冲击引起。当冲击速度 很高时，复合材料层合板将被穿透；而在冲击速度降低时，会产生不同破坏形式，例如基体 开裂、纤维断裂和分层。所以对增强复合材料结构安全威胁最大的是冲击损伤，冲击损伤是 复合材料损伤的主要研究对象。大部分复合材料的损伤不是一下造成的，往往是经过多次低能量冲击之后材料失 效。复合材料在使用过程中受到低能冲击时，大部分情况并没有明显的目视损伤，但却在层 合表面生成不可视的浅表面分层，从而形成潜在的危险，内部损伤的存在可造成复合材料 在刚度和强度上的极大损失。道路运输用车量主要运载矿石、煤块、沙土及金属材料等，车厢与货物直接接触， 在运输和装卸过程中不间断的经受低速或高速冲击，同时与货物之间发生各种摩擦碰撞。 因此，要求车厢等部件需要足够的强度、韧性及耐磨性。钢铁等金属材料虽然能满足运输车辆的使用需求，但由于其密度大，使得运输车 辆自重较大，减少了其运载货物的能力。目前，运输车辆的轻量化需求被提上日程，使用复 合材料对运输车辆进行减重也成为研究热点，但是复合材料多集中于卡车牵引车部分的面 板、车身等外饰件。这是由于纤维复合材料自身韧性较差，难以经受冲击及摩擦所致。针对复合材料板材或者耐磨高抗冲板材，申请号为200810013963. X的中国专利 报到了一种抗冲击耐磨衬板该衬板包括聚氨酯板体，聚氨酯板体的表层热硫化有多个氧 化铝球，聚氨酯板体的底层通过加固网连接有钢板，加固网与钢板固定连接并且加固热硫 化与聚氨酯板体内；在钢板上设置有背钉孔，背钉孔内充盈有与聚氨酯板体一体的聚氨酯。 钢板周边设置有聚氨酯包覆，且聚氨酯板与钢板连接牢固，具有高抗冲性合耐磨性，适用于 矿山、码头等运输仓斗和料斗等。该专利使用的耐磨衬板仍以钢板为增强体，难以达到轻量 化目的。申请号为200510029570的中国专利报道了一种使用纤维复合材料制造汽车覆盖 件的方法，该汽车覆盖件是由纤维增强外板、泡沫或蜂窝芯材以及纤维增强内板三层胶接 而成，具有轻量化的效果，但是该复合材料板只能作为覆盖件不能作为承力结构件，且内外 板与芯材采用胶接的形式，增加了制造环节，生产周期长。专利W02009/096676报到了 一种 使用复合材料通过同时固化形成的车身，车身使用夹心板整体成型，夹心板包括芯材、纤维 预浸料内皮材料和外皮材料以及在芯材和外皮材料间的金属板材，制造方法使用的是层压 及热压罐法，该专利技术解决了带有芯材的板材表面质量缺陷问题，同时一定程度上增加了材 料的刚性和韧性，但仍仅能作为车身覆盖件，不能作为承重件。聚双环戊二烯是一类具有优异的机械性能的高分子材料，已被应用于制造车 辆上的某种部件，其合成方法多是采用双组份的反应注塑成型法(RM)，如中国专利ZL 97106423. 7。目前尚未有关于含有聚双环戊二烯层的纤维复合材料。
技术实现思路
为了克服现有纤维复合材料抗冲性能和耐磨性能较差，不适宜用于车辆载重或承 重部位，提供一种新型、轻质、性能好的复合材料板材，本专利技术的目的是提供一种复合材料 板。所述复合材料板包括一个夹芯层；两个蒙皮层,包覆在所述夹芯层的外表面；和聚双环戊二烯层，设置在至少一个所述蒙皮层的外表面。所述聚双环戊二烯通过富胶层粘接设置在至少一个所述蒙皮层的外表面。所述复合材料板中，聚双环戊二烯层主要用于抗冲击和摩擦，因此，主要设置在与 外界接触的一面，也可以整体包覆在蒙皮层之外，加强板材的抗冲击与耐磨性能。所述聚双 环戊二烯层的厚度可根据复合材料板的应用领域以及需要的耐磨、耐冲击性能来确定其厚 度，如在矿山、铁路、公路运输重型车辆及货斗上的载重或承重部件中，3-10_的聚双环戊 二烯层即可实现所需的性能。所述夹芯层为Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、铝蜂窝、聚氨酯蜂窝、聚氯乙烯蜂窝、 聚丙烯蜂窝、聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫或碳泡沫。所述夹芯层主要用于实现复 合材料板的刚度需求，通常厚度越大，刚度越大，具体的厚度要求也可根据复合材料板的应 用领域以及刚度需求来确定，或根据现有夹心板材中的夹芯层厚度参考确定。所述蒙皮层为包括树脂基体和纤维增强层的纤维增强复合板，其中，纤维的含量 按重量为30% 80%。用于蒙皮层的纤维增强复合板可采用现有技术中的任一种，优选所述树脂基体 为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、双马来酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂；所 述纤维增强层为3 10层纤维编织物，所述编织物选自纤维毡、机织纤维布、针织纤维布、 编织纤维布、缝织纤维布、斜纹布、平纹布、单向布中的一种或多种。所述纤维编织物中的纤维为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、凯夫拉纤 维中的一种或多种，在复合板结构中具有需要承受较大应力的部位，则该局部部位优选采 用碳纤维或芳纶纤维，而用于制造承重部件的复合板，则可以全部采用碳纤维或芳纶纤维， 以增加板材承受应力的能力。所述富胶层设置在蒙皮层与聚双环戊二烯层之间，是在形成蒙皮层时由基体树脂 聚集而产生的一个过渡层，起到增加界面粘接强度，并对外部冲击力提供缓冲的作用。富胶 层的厚度可以设置为O. 1-2_之间，或根据实际应用领域不同，控制其厚度在复合板承受 外部冲击的状态下，聚双环戊二烯层不发生脱落即可。富胶层的结构可以为规则的层状结 构，也可以在层状结构的基础上加上一个或多个嵌入聚双环戊二烯层的各种结构，以增加 富胶层和聚双环戊二烯层的接触面积。上述技术方案任一项所述的复合材料板还包括加强筋，铺设在所述夹芯层中、所述蒙皮层与聚双环戊二烯层之间、或两层蒙皮层之间并贯穿夹芯层；所述加强筋为纤维编 织物或纤维增强筋。所述纤维增强筋为包括树脂基体和纤维增强层的纤维增强复合材料通过拉挤成 型工艺形成、截面为“工”型、“X”型、“口”型或“O”型的长条状结构；所述的纤维增强复合 材料可采用现有技术中的任一种，也可以采用与前述蒙皮层相同或类似的材质。所述纤维 增强筋设置于夹芯层中，或设置于蒙皮层与聚双环戊二烯层之间。所述纤维编织物为二维编织物或三维编织物。其中，所述二维编织物可以采用现有技术中的纤维编织物，也可以与蒙皮层中相 同的纤维增强层相同，选自纤维毡、机织纤维布、针织纤维布、编织纤维布、缝织纤维布、斜 纹布、平纹布、单向布中的一种或多种；所述二维纤维编织物设置于夹芯层中。所述三维编织物为截面为“工”型、“X”型或“口”型的长条状三维编织物；所述三 维编织物设置于夹芯层中，或设置于两层蒙皮层之间，并贯穿夹芯层。本专利技术还提供了上述复合材料板的制备方法，所述方法中，蒙皮层采用真空灌注 成型工艺，聚双环戊二烯层采用反应注射成型工艺。制造的顺序可以是先制成的夹芯层和 蒙皮层的复合板制件镶嵌于反应注射模具内，再通过反应注射成型将聚双环戊二烯包覆于 上述复合板外；制造的顺序还可以是先采用反应注射成型工艺制得聚双环戊二烯层薄壁 壳层，然后再通过真空辅助树脂传递模塑工艺将其复合于夹芯层和蒙皮层的复合板上。具体说来，第一种方法包括以下步骤(I)在真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料板，其特征在于，包括：一个夹芯层；两个蒙皮层，包覆在所述夹芯层的外表面；和聚双环戊二烯层，设置在至少一个所述蒙皮层的外表面。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料板，其特征在于，包括 一个夹芯层； 两个蒙皮层，包覆在所述夹芯层的外表面；和 聚双环戊二烯层，设置在至少一个所述蒙皮层的外表面。2.根据权利要求1所述的复合材料板，其特征在于，所述聚双环戊二烯通过富胶层粘接在至少一个所述蒙皮层的外表面。3.根据权利要求2所述的复合材料板，其特征在于，所述夹芯层为Balsa木、泡桐木、杉木、橡木、铝蜂窝、聚氨酯蜂窝、聚氯乙烯蜂窝、聚丙烯蜂窝、聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、碳泡沫中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的复合材料板，其特征在于，所述蒙皮层为包括树脂基体和纤维增强层的纤维增强复合板，其中纤维的含量按重量为30% 80% ;所述树脂基体为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、双马来酰胺树脂、聚酰亚胺树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂；所述增强纤维层为3 10层纤维编织物，所述编织物选自纤维毡、机织纤维布、针织纤维布、编织纤维布、缝织纤维布、斜纹布、平纹布、单向布中的一种或多种；所述纤维编织物中的纤维为碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、凯夫拉纤维中的一种或多种，优选碳纤维或芳纶纤维。5.根据权利要求1-4任一项所述的复合材料板，其特征在于，所述复合材料板还包括加强筋，铺设在所述夹芯层中、所述蒙皮层与聚双环戊二烯层之间、或两层蒙皮层之间并贯穿夹芯层；所述加强筋为纤维编织物或纤维增强筋。6.根据权利要求5所述的复合材料板，其特征在于，所述纤维增强筋为包括树脂基体和纤维增强层的纤维增强复合材料通过拉挤成型工艺形成、截面为“工”型、“X”型、“ 口”型或“0”型的长条状结构；所述纤维增强筋设置于夹芯层中，或设置于蒙皮层与聚双环戊二烯层之间。7.根据权利要求5所述的复合材料板，其特征在于，所述纤维编织物为二维编织物或三维编织物；所述二维编织物选自纤维毡、机织纤维布、针织纤维布、编织纤维布、缝织纤维布、斜纹布、平纹布、单向布中的一种或多种；所述二维纤维编织物设置于夹芯层中；所述三维编织物为截面为“工”型、“X”型或“口”型的长条状三维编织物；所述三维编织物设置于夹芯层中，或设置于两层蒙皮层之间，并贯穿夹芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟秀青，田宇黎，高磊，汪文虎，
申请(专利权)人：蓝星环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：