一種高性能輕質復合板材及其生產方法和用途技術

本發明專利技術屬于新型復合材料技術領域，涉及一種高性能輕質復合板材及其生產方法和用途。該復合板材，包括外層和內層，所述的外層包括上外層和下外層，上外層、內層和下外層依次疊加，所述的相鄰各層通過熱壓連接。本發明專利技術同現有技術相比，具有如下優點和有益效果：本發明專利技術具有輕質、耐用和可再循環使用的性質；通過高溫熱壓塑化成型設備，可以由具有蓬松的多層結構的無紡織物制成具有細孔層。本發明專利技術在相同重量和厚度下可以制造具有不同吸水率和強度的輕質復合板材。因此，這些輕質復合板材可用于各種汽車內飾部件，以及建筑和工業材料，這些復合板材由于具有多層復合結構和高孔隙率，因而具有優異的成型性、隔熱性、吸聲性和沖擊吸收性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于新型復合材料
，涉及一種高性能輕質復合板材及其生產方法和用途。
技術介紹
隨著汽車工業的發展，我國的汽車產量穩步增長，汽車消費規模日趨龐大。汽車及相關行業的發展對社會能源供給、環境保護等方面的影響日益明顯，因此要承受的節能減排的壓力也日趨增大。汽車結構的輕量化和輕量化材料的使用等汽車輕量化技術，可以有目的地減輕汽車自身的重量，又能保證汽車行駛的安全性、耐撞性、抗振性及舒適性，同時滿足汽車本身的經濟性要求。以塑料代替金屬，不僅能減輕車重，降低燃油消耗和碳氫化合物排放，還可提高動力性，適應惡劣環境，增加安全性；而且由于塑料可回收，從而節省了制造過程中的資源消耗，最終使汽車在安全和成本兩方面獲得更多的突破。作為金屬的替代 材料的高分子復合材料的應用也已得到迅速發展。作為汽車內飾部件用復合材料，由玻璃纖維、碳纖維等增強材料增強的諸如聚丙烯或熱塑性烯烴等高分子材料構成的高耐熱性/高剛性復合材料因為具有優于金屬的性能而在各種場合獲得了應用。然而，在通過混合熱塑性纖維與增強纖維生產的汽車內飾部件用無紡織物的情況中，很難將諸如增強纖維或木粉等粉末均勻地分散在熱塑性聚合物樹脂中，使得難以期望品質穩定的高品質產品。此外，這些纖維增強復合材料在抗沖擊性和斷裂韌性方面也不盡人意，超出了變形限度，同時，熱塑性有機材料在應用于汽車內飾部件時因其耐熱性低而收到限制。當玻璃纖維含量低時，制品強度達不到理想要求；當玻璃纖維含量高時，基材與玻璃纖維又很難混勻并粘接。并且纖維之間沒有形成多層網狀結構，造成孔隙率低，隔熱吸音性效果有限。由于所述無紡織物是以熱塑性無紡織物的形式生產并分布的，因而接下來利用高溫熱壓原位成型無紡織物會誘使外層和內層之間的連接不均勻，同時限制了對強度的改善。
技術實現思路
本專利技術的目的在于為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種復合板材及其制備方法和用途。為實現上述目的就，本專利技術采用的技術方案如下本專利技術提供的具有多層結構的高性能輕質復合板材，所述復合板材具有優異的成型性、隔熱性、吸聲性和沖擊吸收性；具有通過以適當混合比混合作為基材纖維的熱塑性纖維和增強纖維而設計的多層結構；由于在控制熱粘合中熱量分散的同時在塑化成型設備中壓縮和膨脹無紡織物，因而是輕質的；通過使用含有增強纖維的蓬松的多層結構克服了熱塑性有機纖維在用于汽車內飾部件時的低耐熱性的限制；由于組合使用熱塑性有機纖維和增強纖維而具有輕質、耐用效果和可再循環性；通過具有多層結構并控制熱粘合時的熱量分散，在重量和厚度相同時可以被制成具有不同吸水率和強度；通過高溫熱壓塑化成型設備，可以由被設計成具有多層結構的無紡織物制成具有細孔層的高性能的輕質復合板材。—種復合板材，包括外層和內層，所述的外層包括上外層和下外層，上外層、內層和下外層依次疊加，所述的相鄰各層通過熱壓連接。所述的輕質復合板材 密度為O. 45 O. 85g/cm3。所述上外層或下外層的厚度為O. 5 1mm。所述的內層的厚度為I 2. 2mm。所述的上外層或下外層由包含以下重量份的組分制成基材100 份，熱塑性聚酯15 50份。所述的上外層或下外層由包含以下重量份的組分制成基材100 份，熱塑性聚酯 20 40份，增強纖維 15 30份。所述的內層由包含以下重量份的組分制成基材100 份，增強纖維100 180份。所述的內層包括上內層、中間內層和下內層，其中所述的上內層或下內層由包含以下重量份的組分制成基材100 份，增強纖維100 120份；所述的中間內層由包含以下重量份的組分制成基材100 份，增強纖維120 180份。所述的上內層的厚度為O. 2^0. 6mm，中間內層厚度為O. 6^1. 0mm，下內層厚度為O.2^0. 6mm。所述增強纖維選自玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維。所述基材選自聚丙烯或者殼/芯雙組分纖維。所述熱塑性聚酯聚選自對苯二甲酸乙二醇酯共聚物或聚對苯二甲酸丁二醇酯共聚物，熱塑性聚酯的熔點為18(T220°C。所述的基材和熱塑性聚酯呈纖維狀。所述殼/芯雙組分纖維由包含以下重量份的組分制成熱塑性聚酯100份，高密度聚乙烯 50 80份。所述的高密度聚乙烯的熔點為11(T150°C。一種上述復合板材的制備方法，包括以下步驟(I)制備上、下外層纖維網和內層纖維網(Ia)開纖并均勻地混合100重量份基材和10(Tl80重量份的增強纖維以形成纖維混合物，將纖維混合物通過梳理機制得內層纖維網；(Ib)開纖和均勻地混合100重量份的基材和15 50重量份的熱塑性聚酯，或者100重量份的基材、2(Γ40重量份的熱塑性聚酯和15 30重量份的增強纖維以形成纖維混合物，將纖維混合物通過梳理機制得上、下外層纖維網；(2)折疊將步驟(I)中制得的內層纖維網和上、下外層纖維網按照上外層纖維網、內層纖維網、下外層纖維網的順序堆疊在一起，形成多層網狀結構；(3)連接通過針刺將所述多層網狀結構的各層相互連接在一起，以制成無紡織物；(4)成型將無紡織物通過加熱塑化成型設備，使所述無紡織物在所述設備中進行包括預 熱、熱粘合、加壓、冷卻、膨脹和切割的連續加工，由此制造所述的高性能輕質復合板材。—種上述復合板材的制備方法，包含如下步驟(I)制備內層纖維網和上、下外層纖維網(Ia)開纖并均勻地混合100重量份基材和12(Tl80重量份的增強纖維以形成纖維混合物，將纖維混合物通過梳理機制得中間內層；(Ib)開纖并均勻地混合100重量份基材和10(Γ120重量份的增強纖維以形成纖維混合物，將纖維混合物通過梳理機制得上內層或下內層；(Ic)開纖并均勻地混合100重量份的基材和15 50重量份的熱塑性聚酯，或者均勻混合100重量份的基材、2(Γ40重量份的熱塑性聚酯和15 30重量份的增強纖維以形成纖維混合物，將纖維混合物通過梳理機梳理制得上、下外層纖維網；(2)折疊將步驟(I)中制得的上內層纖維網、中間內層纖維網、下內層纖維網和上、下外層纖維網按照上外層纖維網、上內層纖維網、中間內層纖維網、下內層纖維網和下外層纖維網的順序堆疊在一起，形成多層網狀結構；(3)連接通過針刺將所述多層網狀結構的各層相互連接在一起，以制成無紡織物；(4)成型將無紡織物通過加熱塑化成型設備，進行包括預熱、熱粘合、加壓、冷卻、膨脹和切割的連續加工，得到復合板材。所述的步驟(3)中通過上針刺機和下針刺機將多層薄纖維網相互纏結連在一起；所述的步驟(3)的無紡織布的面密度為1600g/m2-3000g/m2。所述的步驟(4)中成型工藝為將無紡織物以8 10m/min的速率通過高溫熱壓塑化成型設備。高溫熱壓塑化成型設備的內部結構包括預熱單元、熔融加壓/膨脹單元、冷卻單元和切割單元，其中預熱單元的溫度為19(T210°C，熔融加壓/膨脹單元的溫度為22(T240°C，冷卻單元包含的兩個區分別保持為55 65°C和25 35°C的溫度。一種上述復合板材用作汽車內飾材料的用途。本專利技術同現有技術相比，具有如下優點和有益效果I.本專利技術提供的高性能輕質復合板材通過含有增強纖維的蓬松的多層結構的設計，克服了熱塑性有機纖維在用于汽車內飾部件時因其低耐熱性帶來的限制；通過組合使用熱塑性有機纖維和增強纖維，具有輕質、耐用和可再循環使用的性質；通過高溫熱壓塑化本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合板材，其特征在于：包括外層和內層，所述的外層分為上外層和下外層，上外層、內層和下外層依次疊加。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭學林，
申請(專利權)人：滁州格美特科技有限公司，
類型：發明
國別省市：