一种高强度的环氧树脂复合材料板及其制造方法与流程

1.本发明涉及环氧树脂复合板，特别涉及一种高强度的环氧树脂复合材料板及其制造方法。


背景技术：

2.环氧树脂具有优良的加工性能和力学性能，其固化收缩率低，粘结性能优异，环氧树脂复合板通过与碳纤维或玻璃纤维等纤维材料的复合提高其强度，纤维材料和树脂能组成性能优异的复合材料，复合材料中树脂的主要作用是把纤维材料粘在一起，分配纤维材料间的载荷，保护纤维材料不受环境影响。
3.但是，现有的环氧树脂复合材料板中，由于纤维材料，例如碳纤维表面平滑、活性官能团少，使得环氧树脂的浸润性较差，导致成品强度和性能不理想。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种高强度的环氧树脂复合材料板及其制造方法，其能通过在环氧树脂中引入带有柔性链段的反应活性基团，完成对环氧树脂的改性，改善环氧树脂复合材料板的性能。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高强度的环氧树脂复合材料板，包括树脂基复合板以及功能面层，功能面层包括防火面层，功能面层通过胶合、涂覆或者热压复合于树脂基复合板上；树脂基复合板包括以下重量份的原料：50~100份环氧树脂、20~40份液体橡胶、2~4份固化剂、5~20份纤维材料。
6.通过采用上述技术方案，在环氧树脂中引入带有柔性链段的反应活性基团，与环氧树脂反应而嵌入交联结构中，完成对环氧树脂的改性,从而改善环氧树脂和纤维材料复合的成品性能。
7.更进一步地，所述纤维材料包括玻璃纤维织物，玻璃纤维织物包括四层相互层叠的纤维层，分别为0度经纱层、+45度纬纱层、90度纱线层、-45
°
纱线层，在四个方向均有增强。
8.通过采用上述技术方案，提高了各个方向的增强效果，改善成品的强度性能。
9.更进一步地，所述纤维材料包括碳纤维材料，碳纤维表面还涂覆有纳米氧化铝层。
10.通过采用上述技术方案，纳米氧化铝层提高与改性环氧树脂的结合性能，从而提高复合板材成品整体的性能。
11.更进一步地，所述防火面层为纳米二氧化硅改性环氧树脂层。
12.通过采用上述技术方案，不仅方便复合层之间的结合，还能提高表面的防火性能，提高板材的功能性。
13.一种高强度的环氧树脂复合材料板的制造方法，包括如下步骤，步骤s10：将50~100份环氧树脂、20~40份液体橡胶、2~4份固化剂进行加热搅拌混
合；步骤s20：将碳纤维和玻璃纤维织物放置在制备模具内，并将步骤s10得到的混合液加入，使其均匀浸润或涂抹于碳纤维和玻璃纤维织物表面；步骤s30：在模具内固化出树脂基复合板。
14.通过采用上述技术方案，在环氧树脂中引入带有柔性链段的反应活性基团，完成对环氧树脂的改性,改善环氧树脂和纤维材料复合的成品性能。
15.更进一步地，步骤s10中还包括对碳纤维预先进行表面处理。
16.通过采用上述技术方案，预先通过表面处理完成对碳纤维表面的清洗、氧化或者涂覆等工作。
17.更进一步地，碳纤维预的所述表面处理包括，步骤s11，将碳纤维用清洗剂清洗，并在取出后进行氧化处理。
18.通过采用上述技术方案，完成碳纤维的清洗和氧化处理，便于后续的涂覆和热压工作。
19.更进一步地，碳纤维预的所述表面处理还包括，步骤s12，清洗氧化后的碳纤维采用溶胶-凝胶法涂覆纳米氧化铝层。
20.通过采用上述技术方案，纳米氧化铝层提高与改性环氧树脂的结合性能，从而提高复合板材成品整体的性能。
21.更进一步地，步骤s30中，树脂基复合板通过热压成型，在一定的温度和压力下固化出树脂基复合板。
22.通过采用上述技术方案，操作简单，便于成型各种不同规格和形状的板材。
23.更进一步地，还包括步骤s50，将树脂复合板根据需要在对应侧面涂覆对应的功能面层。
24.通过采用上述技术方案，提高复合板材的功能性，以提高其观赏或防火等不同性能要求。
25.综上所述，本发明具有以下有益效果：通过设置功能面层，提高复合板材的功能性，以提高其观赏或防火等不同性能要求；防火面层选用纳米二氧化硅改性环氧树脂层，不仅提高了防火性能，还能提高与环氧树脂基之间界面的连接效果，提高整体性能，减少脱落等；在环氧树脂中加入液体橡胶与固化剂，可以在热压前，通过在环氧树脂中引入带有柔性链段的反应活性基团，与环氧树脂反应而嵌入交联结构中，完成对环氧树脂的改性，提高了对纤维材料和功能层等的界面连接效果；并在碳纤维表面涂覆有纳米氧化铝层，提高与改性环氧树脂的结合性能，从而提高复合板材成品整体的性能。
附图说明
26.图1是本发明一种高强度的环氧树脂复合材料板的制造方法的整体流程示意图；图2是本发明一种高强度的环氧树脂复合材料板的制造方法中碳纤维预处理部分的流程示意图。
实施方式
27.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护范围。
28.一种高强度的环氧树脂复合材料板，如图1所示，包括树脂基复合板以及功能面层，功能面层包括防火面层，也可以是其他装饰面层或耐磨面层等，通过胶合、涂覆或者热压复合于树脂基复合板需要的侧面上；为了便于涂覆或者压合，本发明中，选用的防火面层为纳米二氧化硅改性环氧树脂层，提高成品整体的防火性能。
29.如图1所示，树脂基复合板包括以下原料：50~100份环氧树脂、20~40份液体橡胶、2~4份固化剂、5~20份纤维材料，其中的纤维材料包括50％的碳纤维材料和50％的玻璃纤维织物，碳纤维表面还涂覆有纳米氧化铝层，玻璃纤维织物包括四层相互层叠的纤维层，分别为0度经纱层、+45度纬纱层、90度纱线层、-45
°
纱线层，在四个方向均有增强。
30.具体的，如图1和图2所示，上述高强度的环氧树脂复合材料板的制造方法，包括如下步骤，步骤s10：将50~100份环氧树脂、20~40份液体橡胶、2~4份固化剂进行加热，在80~150℃进行搅拌混合；同时对碳纤维预先进行表面处理，具体的，碳纤维预的表面处理包括，步骤s11：将碳纤维用清洗剂配合超声清洗20~30分钟，并在取出后进行氧化处理；步骤s12：清洗氧化后的碳纤维采用溶胶-凝胶法涂覆纳米氧化铝层，其亦可通过碳纳米管等其他纳米材料，改善碳纤维的表面形貌，方便与环氧树脂的结合。
31.步骤s20：清理制备模具，并在制备模具内预涂覆脱模剂（脱模剂可以保证碳纤维件固化成型后能顺利脱离模具）；先加入一层步骤s10得到的部分混合液，再将玻璃纤维织物和步骤s12中得到的碳纤维放置在制备模具内，并将步骤s10得到的其他混合液加入，使其均匀浸润或涂抹于碳纤维表面；其中，放置时，碳纤维和玻璃纤维织物一层层依次放置，每间隔一定时间后加入一层纤维材料和定量混合液，其也可在层与层之间通过环氧树脂颗粒等夹芯材料进行分隔，加入最后的混合液使得模具内部充满，并抽出多余的混合液；步骤s30：在模具内固化出树脂基复合板，具体的，树脂基复合板通过热压成型，在一定的温度和压力下固化出树脂基复合板。
32.步骤s40：进行后续的加工和处理，包括修边和表面处理，得到符合需要的规格尺寸和表面效果；步骤s50：将步骤s40中得到的树脂复合板根据需要在对应侧面涂覆需要的功能面层，功能面层包括防火面层，根据需要可以在一侧或两侧涂覆，还可涂覆装饰面层或耐磨面层等，提高板材的功能性，防火面层选用纳米二氧化硅改性环氧树脂层，不仅提高了防火性能，还与环氧树脂基体有较好的涂覆联结效果，提高了与环氧树脂基之间界面的连接效果，从而提高整体板材的性能。
33.本技术通过在环氧树脂中引入带有柔性链段的反应活性基团，并在碳纤维表面涂覆纳米氧化铝层，提高与改性环氧树脂的结合性能，从而提高复合板材成品整体的性能。
34.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：
1.一种高强度的环氧树脂复合材料板，其特征在于：包括树脂基复合板以及功能面层，功能面层包括防火面层，功能面层通过胶合、涂覆或者热压复合于树脂基复合板上；树脂基复合板包括以下重量份的原料：50~100份环氧树脂、20~40份液体橡胶、2~4份固化剂、5~20份纤维材料。2.根据权利要求1所述的一种高强度的环氧树脂复合材料板，其特征在于：所述纤维材料包括玻璃纤维织物，玻璃纤维织物包括四层相互层叠的纤维层，分别为0度经纱层、+45度纬纱层、90度纱线层、-45
°
纱线层，在四个方向均有增强。3.根据权利要求1或2所述的一种高强度的环氧树脂复合材料板，其特征在于：所述纤维材料包括碳纤维材料，碳纤维表面还涂覆有纳米氧化铝层。4.根据权利要求1所述的一种高强度的环氧树脂复合材料板，其特征在于：所述防火面层为纳米二氧化硅改性环氧树脂层。5.一种高强度的环氧树脂复合材料板的制造方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤s10：将50~100份环氧树脂、20~40份液体橡胶、2~4份固化剂进行加热搅拌混合；步骤s20：将碳纤维和玻璃纤维织物放置在制备模具内，并将步骤s10得到的混合液加入，使其均匀浸润或涂抹于碳纤维和玻璃纤维织表面；步骤s30：在模具内固化出树脂基复合板。6.根据权利要求5所述的一种高强度的环氧树脂复合材料板的制造方法，其特征在于：步骤s10中还包括对碳纤维预先进行表面处理。7.根据权利要求6所述的一种高强度的环氧树脂复合材料板的制造方法，其特征在于：碳纤维预的所述表面处理包括，步骤s11，将碳纤维用清洗剂清洗，并在取出后进行氧化处理。8.根据权利要求7所述的一种高强度的环氧树脂复合材料板的制造方法，其特征在于：碳纤维预的所述表面处理还包括，步骤s12，清洗氧化后的碳纤维采用溶胶-凝胶法涂覆纳米氧化铝层。9.根据权利要求5所述的一种高强度的环氧树脂复合材料板的制造方法，其特征在于：步骤s30中，树脂基复合板通过热压成型，在一定的温度和压力下固化出树脂基复合板。10.根据权利要求5所述的一种高强度的环氧树脂复合材料板的制造方法，其特征在于：还包括步骤s50，将树脂复合板根据需要在对应侧面涂覆对应的功能面层。

技术总结
本发明公开了一种高强度的环氧树脂复合材料板及其制造方法，涉及环氧树脂复合板，解决了现有的环氧树脂复合材料板中，由于碳纤维表面平滑、活性官能团少，导致环氧树脂的浸润性较差的问题。包括树脂基复合板以及功能面层，功能面层包括防火面层，防火面层为纳米二氧化硅改性环氧树脂层，功能面层通过胶合、涂覆或者热压复合于树脂基复合板上；树脂基复合板包括以下原料：50~100份环氧树脂、20~40份液体橡胶、2~4份固化剂、5~20份纤维材料；纤维材料包括碳纤维材料，碳纤维表面还涂覆有纳米氧化铝层。其能通过在环氧树脂中引入带有柔性链段的反应活性基团，完成对环氧树脂的改性，达到了改善环氧树脂和碳纤维复合材料成品性能的效果。的效果。的效果。


技术研发人员：王富有 刘海永 沈小波 方枭
受保护的技术使用者：南通中集翌科新材料开发有限公司
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/10/6