一种复合聚丙烯材料结构层及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种复合聚丙烯材料结构层及其制备方法和应用。


背景技术：

2.目前，现有近似产品pp（聚丙烯）玻璃纤维预浸带增强复合pp蜂窝材料；玻璃纤维短切丝增强复合pp蜂窝材料；产品重量轻，强度较好，具有一定使用价值。
3.但是存在以下缺陷：
①
玻璃纤维丝与玄武岩纤维丝的强度比较武岩纤维丝强度高于一般玻璃纤维，其制品综合性能优于玻璃纤维制品，即玻璃纤维增强复合材料强度次于玄武岩纤维增强复合材料；
②
pp玻璃纤维单向预浸带纵向易脆裂必须进行0℃至90℃交叉重叠二次热复合成片材，且涉及专用设备多，制作工序多、繁杂、耗电高、人力成本高、综合成本高的缺陷；
③
该产品限于非结构件，使用范围受限。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种复合聚丙烯材料结构层及其制备方法和应用。本发明提供的复合聚丙烯材料结构层及其制备方法和应用，通过pp预浸玄武岩与钢板共同增强复合pp蜂窝材料，大幅提高复合材料的综合强度，适用非结构件和结构件产品从而拓宽复合材料的应用范围。
5.为了实现上述技术效果，本发明提供以下技术方案：一种复合聚丙烯材料结构层，包括钢板层、pp玄武岩预浸带层和pp蜂窝芯层；所述复合聚丙烯材料结构层按照铺层设计以pp蜂窝芯层为中心进行叠加铺层得到；所述复合聚丙烯材料结构层从上到下依次包括钢板层、pp玄武岩预浸带层、pp蜂窝芯层、pp玄武岩预浸带层、钢板层。
6.优选地，所述复合聚丙烯材料层各层之间通过胶膜融化胶液进行连接。
7.优选地，所述pp玄武岩预浸带层的制备方法包括以下步骤：将玄武岩纤维编织布与pp热熔胶膜双面依次叠加经平面复合机高温烘烤熔化、浸渍、多辊碾压、冷却定型，制备得到pp玄武岩预浸带层。
8.本发明还提供了上述复合聚丙烯材料结构层的制备方法，包括以下步骤：钢板表面处理，表面去污渍、喷涂硅胶、复合耐高温胶膜。
9.铺层：以pp蜂窝芯层为中心进行叠加铺层，即：钢板/耐高温胶膜/pp玄武岩预浸带/耐低温胶膜/pp蜂窝芯/耐低温胶膜/pp玄武岩预浸带/耐高温胶膜/钢板，得到复合层；成型处理：上述复合层依次进入平面复合机中经过烘烤、碾压、冷却定型，得到所述pp预浸玄武岩纤维編织带与钢板共同增强复合pp蜂窝复合板材。
10.优选地，所述步骤（1）采用助剂对钢板表面进行处理，所述助剂包括酸、碱和水处理。
11.优选地，所述步骤（2）中pp蜂窝芯层与pp玄武岩预浸带层通过改性耐低温胶膜进行粘接，所述耐低温胶膜熔点温度110~120℃。
12.优选地，所述步骤（2）中pp玄武岩预浸带层与钢板层通过耐高温胶膜进行粘接，所述耐高温胶膜熔点温度170~180℃。
13.优选地，所述步骤（3）中烘烤的温度为220~230℃。
14.优选地，所述步骤（3）中碾压的机械压力为0.1~6mpa。
15.本发明还进一步提供了所述复合聚丙烯材料结构层(pp玄武岩预浸带与钢板增强复合pp蜂窝板）在汽车、交通、建筑、工业和军工领域中的应用。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：本发明的复合聚丙烯材料结构层上、下各两层pp预浸玄武岩带和两层钢板，通过pp玄武岩纤维预浸带与钢板共同增强复合pp蜂窝芯材，具有抗冲击、撞击能力其剥离强度、拉伸强度、抗压强度，优于玻璃纤维或玄武岩纤维增强复合材料，即改变了非金属材料的特性，提升材料的综合强度。不仅适合非结构件，还适合结构件产品，同时拓宽了非金属材料的应用领域；本发明采用玄武岩纤维纵、横向编织布与高流动性改性pp热熔胶膜经高温熔化、浸渍、包裹纤维丝束一次性碾压成为pp玄武岩预浸带，较好的增强复合pp蜂窝芯材的综合性能；同时解决了该材料纵、横向强度不一致的问题且与先用pp玄武岩纤维单向丝制做预浸带再0℃-90℃交叉合片多次加工相比较节省设备使用台数和使用频次，减少多段制作工序和周期，节省了电力、人力及综合生产成本，提高了生产效率；本发明的复合聚丙烯材料结构层中间pp蜂窝芯层由无数个蜂孔组成，且钢板可互换为铝板，使复合材料轻量化、实现整体车辆轻量化，到达节油、省电、减少co2排放量、运行时间长、里程远、起步和急停速度快的目的，且中间pp蜂窝芯层有无数个孔隙结构，还具有消音，降噪、隔冷、隔热、减震等作用；本发明的复合聚丙烯材料结构层去掉上、下层钢板层可以广泛用于非结构件材料；若在pp玄武岩纤维预浸带基础上复合钢板可制做多种结构件产品，还可以用铝板替代钢板制作轻轨车厢和航空内装饰材料。
附图说明
17.图1是本发明复合聚丙烯材料的结构层。
具体实施方式
18.本发明提供了一种复合聚丙烯材料结构层，包括钢板层、pp玄武岩预浸带层和pp蜂窝芯层；所述复合聚丙烯材料结构层是按照铺层设计以pp蜂窝芯层为中心进行叠加铺层得到；所述复合聚丙烯材料结构层从上到下依次包括钢板层、pp玄武岩预浸带层、pp蜂窝芯层、pp玄武岩预浸带层、钢板层。
19.在本发明中，所述钢板层的厚度独立的优选为0.8~1.0mm，所述pp玄武岩预浸带层的厚度独立的优选为0.5mm，所述pp蜂窝芯层的厚度独立的优选为4~16mm；所述钢板优选为铝板，所述钢板外还可以优选采用pp、pvc、pc或pet片材进行替换；本发明对所述pp蜂窝芯的来源根据客户技术要求及标准由本公司进行增刚、阻燃、除臭、防老化改性特制。
20.所述pp玄武岩预浸带层的制备方法优选包括以下步骤：将玄武岩纤维编织布正、反两面与pp热熔胶膜依次进入平面复合机中经高温熔化、浸渍、碾压、冷却定型，制备得到pp玄武岩预浸带层；所述玄武岩纤维优选采用具有纵向、横向纤维丝束一致的玄武岩纤维编织布；所述pp热熔胶膜优选为高流动性改性pp热熔胶膜，所述高流动性改性pp热熔胶膜优选为熔融指数1500
±
100g/10min，所述低熔化点温度优选为110~120℃，所述浸渍的方式优选为pp熔化胶液自然浸透和碾压浸渍相结合，所述碾压优选机械多段碾压，所述冷却定型的温度优选为梯度降温未端温度为25~30℃。
21.具体的，本发明所述复合聚丙烯材料结构层优选分为五个部分，各部分分别：
①
一层复合材料面层为钢板层；
②
二层为pp预浸玄武岩纤维带层；
③
三层为pp蜂窝芯层；
④
四层为pp预浸玄武岩纤维带层；
⑤
五层为钢板。
22.在本发明中，所述复合聚丙烯材料层各层之间优选通过改性pp熔化胶液进行粘结，所述pp浸渍玄武岩预浸带的胶膜优选为高流动性耐高温胶膜，中间复合粘接层为耐低温胶膜。
23.本发明还提供了上述复合聚丙烯材料结构层的制备方法，包括以下步骤：钢板表面处理；去污渍、喷涂硅胶、单面复合热熔胶膜；铺层：以pp蜂窝芯层为中心进行叠加铺层，各层采用热熔胶膜进行叠加，得到复合层；成型处理：上述复合层依次进入自动平面复合机中经过烘烤、浸渍、多辊碾压、冷却定型，得到所述pp预浸玄武岩编织带与钢板共同增强pp蜂窝复合板材。
24.本发明首先对钢板进行钢板表面处理。
25.本发明优选采用助剂对钢板表面进行处理，所述助剂优选包括酸、碱、水处理，具体的处理过程优选为酸、碱、水清洗、干燥、喷涂硅胶、单面复合热熔胶膜。
26.钢板表面处理完成后，进行铺层：以pp蜂窝芯层为中心进行叠加铺层，各层采用胶膜进行叠加，得到复合层。
27.在本发明中，pp蜂窝芯层与pp玄武岩预浸带层通过改性耐低温胶膜进行粘接，所述耐低温胶膜熔点温度110~120℃；pp玄武岩预浸带层与钢板层通过改性耐高温胶膜进行粘接，所述耐高温胶膜熔点温度170~180℃。
28.得到复合层后，本发明进行复合层成型处理：上述各复合层依次进入自动平面复合机中经烘烤、碾压、冷却定型，得到所述pp预浸玄武岩编织带与钢板共同增强复合pp蜂窝复合板材。
29.在本发明中，烘烤的温度为220~230℃，碾压的机械压力为0.1~6.0mpa，所述冷却定型的方式为多组冷却辊水冷方式，阶梯未端温度控制为25~30℃；具体的本发明优选采用以下方式制备复合聚丙烯材料结构层，
（1）将各复合层搁置在自动放卷架上人工引入平面输送带上，此时放入钢板和pp蜂窝芯材；（2）将各复合层引入平面复合机；（3）经高温加热烘烤使胶膜熔化；（4）进入多辊碾压机中碾压粘接；（5）进入冷却段定型为复合材料。
30.本发明还进一步提供了所述复合聚丙烯材料结构层材料在汽车、交通、建筑、工业和军工领域中的应用。
31.复合聚丙烯材料结构层材料优选用作轿车底护板、新能源车电池箱及盖板、厢式货车、房车、冷藏车车厢板、城市公交车侧围板、顶棚板；优选地，用于轻轨车厢、高铁车厢、火车车厢的内饰板材；优选地，活动板房、厨房台面、厨柜装饰材料、室内、会议室餐厅隔板、水池、水槽材料；优选地，用于各种工作台板、隔音、降噪装饰材料、车间隔断、周转箱材料。
32.具体的制作方式优选为：将所述复合聚丙烯材料结构层的复合板材牵引送入自动纵切、横切成为定尺材料，其中不带钢板的复合材料经二次加热烘烤压制成为零部件；带有钢板的复合聚丙烯材料结构层优选直接线切割钻孔成型为零部件。
33.为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种复合聚丙烯材料结构层及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
34.本发明一种复合聚丙烯材料结构层及其制备方法和应用，中间层使用具有多孔隙的pp蜂窝芯层作为中间夹芯层，pp蜂窝芯层上、下各复合一层pp预浸玄武岩编织带层和钢板，其抗冲击、剥离强度、拉伸强度、抗压强度等力学性能得到提升，所述复合聚丙烯材料层各层之间通过热熔胶液进行连接，以增加界面粘接强度，如图1是本发明复合聚丙烯材料结构层的结构示意图。
35.实施例1一种复合聚丙烯材料结构层，包括钢板层厚度0.8mm、pp玄武岩预浸带层和pp蜂窝芯层；所述复合聚丙烯材料结构层是按照铺层设计以pp蜂窝芯层为中心进行叠加铺层得到；所述复合聚丙烯材料结构层从上到下依次包括钢板层、pp玄武岩预浸带层、pp蜂窝芯层、pp玄武岩预浸带层、钢板层。
36.所述复合聚丙烯材料结构层的制备方法，包括以下步骤：（1）钢板表面处理：采用助剂进行预处理；（2）铺层：以pp蜂窝芯层为中心进行叠加铺层，各层采用热熔胶膜进行叠加，得到复合层；（3）成型处理：上述复合层依次进入平面复合机中经过高温烘烤、浸渍、碾压、冷却定型，得到所述复合聚丙烯材料结构层。
37.对上述得到的复合聚丙烯材料结构层进行性能的测试，测试结果如表1所示。
[0038][0039]
实施例2一种复合聚丙烯材料结构层，包括pp玄武岩预浸带层和pp蜂窝芯层；所述复合聚丙烯材料结构层是按照铺层设计以pp蜂窝芯层为中心进行叠加铺层得到；所述复合聚丙烯材料结构层从上到下依次包括钢板层、pp玄武岩预浸带层、pp蜂窝芯层、pp玄武岩预浸带层、钢板层。
[0040]
所述复合聚丙烯材料结构层的制备方法，包括以下步骤：（1）钢板表面处理：采用助剂进行预处理；（2）铺层：以pp蜂窝芯层为中心进行叠加铺层，各层采用胶膜进行叠加，得到复合层；（3）成型处理：上述复合层依次进入平面复合机中经过高温烘烤、浸渍、碾压、冷却定型，得到所述复合聚丙烯材料结构层。对上述得到的复合聚丙烯材料结构层进行性能的测试，测试结果如下表2所示。
[0041][0042]
应用实施例：1、pp玄武岩纤维预浸带与钢板增强复合pp蜂窝板材应用于吉利、长安新能源底护板；
pp玄武岩纤维预浸带增强复pp蜂窝板用于长安、东风渝安公司新能源车后尾厢盖板、衣帽架、座椅靠背内衬板等；pp玄武岩纤维预浸带与铝合金板材、片材增强复合pp蜂窝板材为推广应用项目用于城市公交车上、下侧围、冷藏车、冻库内装饰材料、飞机、舰船机仓内装饰材料；家庭厨卫内装饰材料。
[0043]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种复合聚丙烯材料结构层，其特征在于，包括钢板层、pp玄武岩预浸带层和pp蜂窝芯层；所述复合聚丙烯材料结构层按照铺层设计以pp蜂窝芯层为中心进行叠加铺层得到；所述复合聚丙烯材料结构层从上到下依次包括钢板层、pp玄武岩预浸带层、pp蜂窝芯层、pp玄武岩预浸带层、钢板层。2.根据权利要求1所述的复合聚丙烯材料结构层，其特征在于，所述复合聚丙烯材料层各层之间通过胶膜进行连接。3.根据权利要求1所述的复合聚丙烯材料结构层，其特征在于，所述pp玄武岩预浸带层的制备方法包括以下步骤：将玄武岩纤维编织布与pp热熔胶膜依次进入平面复合机中经高温熔化、浸渍、多辊碾压、冷却定型，制备得到pp玄武岩预浸带。4.权利要求1~3任一项所述复合聚丙烯材料结构层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）钢板表面处理，表面去污渍、喷涂硅胶、复合耐高温胶膜；（2）铺层：以pp蜂窝芯层为中心即：钢板/玄武岩预浸带/pp蜂窝芯/玄武岩预浸带/钢板进行叠加铺层，各层采用胶膜进行叠加，得到复合层；（3）成型处理：上述复合层依次进入平面复合机中经过烘烤、碾压、冷却定型，得到所述玄武岩纤维与钢板增强复合聚丙烯蜂窝板材。5.根据权利要求1所述的复合聚丙烯材料结构层的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）采用助剂对钢板表面进行处理，所述助剂包括依次经过酸、碱、水处理和喷漆硅胶及复合耐高温胶膜。6.根据权利要求1所述的复合聚丙烯材料结构层的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中pp蜂窝芯层与pp玄武岩预浸带层通过改性耐低温胶膜进行粘接，所述耐低温胶膜熔点温度110~120℃。7.根据权利要求1所述的复合聚丙烯材料结构层的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中pp玄武岩预浸带层与钢板层通过改性耐高温胶膜进行粘接，所述耐高温胶膜熔点温度170~180℃。8.根据权利要求1所述的复合聚丙烯材料结构层的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中烘烤的温度为220~230℃。9.根据权利要求1所述的复合聚丙烯材料结构层的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中碾压的机械压力为0.1~6mpa。10.权利要求1~3任一项所述的复合聚丙烯材料结构层和权利要求4~9任一项所述制备方法制备得到的玄武岩预浸带与钢板共同增强复合聚丙烯材料结构层在汽车、交通、建筑、工业和军工领域中的应用。

技术总结
本发明提供了一种复合聚丙烯材料结构层及其制备方法和应用，属于复合材料技术领域。本发明提供的复合聚丙烯材料结构层，包括钢板层、PP玄武岩预浸带层和PP蜂窝芯层；所述复合聚丙烯材料结构层是按照铺层设计以PP蜂窝芯层为中心进行叠加铺层得到；所述复合聚丙烯材料结构层从上到下依次包括钢板层、PP玄武岩预浸带层、PP蜂窝芯层、PP玄武岩预浸带层、钢板层。本发明提供的复合聚丙烯材料结构层及其制备方法和应用，通过PP预浸玄武岩与钢板共同增强复合PP蜂窝材料，可以提高复合材料的综合强度，从而拓宽复合材料的应用范围，可以应用在汽车、交通、建筑、工业和军工领域中。工业和军工领域中。工业和军工领域中。


技术研发人员：母潇 母永清
受保护的技术使用者：南充旭阳塑料制造有限公司
技术研发日：2023.07.19
技术公布日：2023/10/7