片狀模壓料-預浸料混雜復合材料及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種片狀模壓料-預浸料混雜復合材料及其制造方法，屬于復合材料技術領域。
【背景技術】
[0002]片狀模壓料(Sheet Molding Compound,SMC)是用樹脂、增稠劑、引發劑、交聯劑、低收縮添加劑、填料、內脫模劑和著色劑等混合成樹脂糊，再浸漬短切纖維粗紗或纖維氈，并在上下兩面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆起來而形成。因SMC具有優越的電氣性能，耐腐蝕性能，質輕及工程設計容易、制造靈活等優點，其機械性能可以與部分金屬材料相媲美，因而廣泛應用于運輸車輛、建筑、電子/電氣等行業中。
[0003]預浸料是用樹脂基體在嚴格控制的條件下浸漬連續纖維或織物，制成樹脂基體與增強體的組合物，是制造復合材料的中間材料。
[0004]目前的SMC在模壓成型時，由于熱脫模后制品內外層冷卻不均形成內應力，以及短切纖維的定向作用，容易使制件發生翹曲；同時為了保證剛度，需要將制件加厚，不但使制件重量增加，還增加了成本;此外，發生事故時SMC板體容易開裂破碎，容易造成二次傷害且不易修復。
【發明內容】
[0005]本發明提供一種片狀模壓料-預浸料混雜復合材料及其制造方法，能夠有效防止制件翹曲，同時在剛度允許值范圍內能夠有效減小制件厚度，且發生撞擊時能夠有效防止飛濺，避免二次傷害。
[0006]為實現上述目的，一方面，本發明提供一種片狀模壓料-預浸料混雜復合材料，包括:第一片狀模壓料外層、第二片狀模壓料外層、以及設置于所述第一片狀模壓料外層和第二片狀模壓料外層之間的預浸料層。
[0007]進一步地，所述第一片狀模壓料外層和第二片狀模壓料外層之間還設置片狀模壓料內層，且所述片狀模壓料內層、第一片狀模壓料外層和第二片狀模壓料外層的固化歷程一 Sc ο
[0008]進一步地，所述第一片狀模壓料外層和第二片狀模壓料外層之間設置兩層以上預浸料層，所述片狀模壓料內層設置于所述兩層以上預浸料層的各層之間。
[0009]進一步地，所述第一片狀模壓料外層的短切纖維含量小于第二片狀模壓料外層的短切纖維含量。
[0010]進一步地，所述第二片狀模壓料外層內部鑲嵌金屬嵌件。
[0011]進一步地，所述第一片狀模壓料外層和第二片狀模壓料外層的厚度為小于5mm。
[0012]進一步地，所述預浸料層的厚度為小于5mm。
[0013]進一步地，還包括設置于所述第一片狀模壓料外層和第二片狀模壓料外層之間的功能材料層。
[0014]進一步地，所述功能材料層為具導電、超導、半導、磁性、壓電、阻尼、吸波、透波、摩擦、屏蔽、阻燃、防熱、吸聲和/或隔熱性能的功能復合材料形成的層。
[0015]另一方面，本發明還提供一種制造如上所述的片狀模壓料-預浸料混雜復合材料的方法，其特征在于，包括:將片狀模壓料和預浸料片材交替疊合于一定溫度的模具中，合模保壓，然后脫模獲得所述片狀模壓料-預浸料混雜復合材料。
[0016]本發明通過含有連續纖維的預浸料補強含短切纖維的SMC，能夠有效防止制件翹曲，提尚良品率；由于預浸料的強度遠尚于SMC，在剛度允許值以內能夠有效減少制品厚度，降低制品重量，實現輕量化;SMC與預浸料成型為一體可以避免離型時部分粘著，從而預防裂痕;連續纖維織物增強復合材料具有較大的剛性和抗變形能力，在承受撞擊時會拱起從而吸收一部分撞擊能量，具有一定緩沖作用，發生事故時，含有連續纖維的預浸料能夠發揮安全性能，粘連碎片，防飛濺，避免二次傷害。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明一實施例中提供的片狀模壓料-預浸料混雜復合材料截面圖。
[0018]圖2為本發明另一實施例中提供的片狀模壓料-預浸料混雜復合材料截面圖。
[0019]圖3為本發明又一實施例中提供的片狀模壓料-預浸料混雜復合材料截面圖。
[0020]圖4為本發明一實施例中提供的片狀模壓料-預浸料混雜復合材料制造的卡車頂蓋結構示意圖。
[0021]圖5為圖4中A區域的放大圖。
[0022]圖6為本發明一實施例中提供的片狀模壓料-預浸料混雜復合材料制造方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0024]本發明中，片狀模壓料(SheetMolding Compound,SMC)是用樹脂、增稠劑、引發劑、交聯劑、低收縮添加劑、填料、內脫模劑和著色劑等混合成樹脂基體，再浸漬短切纖維粗紗或纖維氈，并在兩面用聚乙烯或聚丙烯薄膜包覆而形成，在生產時首先去除薄膜，并將片狀模壓料裁剪疊合后放入模具中熱壓，就可以得到相應形狀的制件。預浸料是用樹脂基體在嚴格控制的條件下浸漬連續纖維或織物，制成樹脂基體與增強體的組合物。
[0025]本發明實施例中使用的術語“纖維”具有本領域技術人員已知的通常含義，可以包括一種或多種適用于復合材料補強的纖維材料。
[0026]其中，短切纖維的長度一般不超過50mm，可以采用顆粒、薄片、須狀、單纖維、粗纖維或其組合的形式。連續纖維還可以采用束、片、板層等形式，其可以是單向、多維(例如二維或三維)、無紡、紡織、針織、縫合、纏繞、和編織中的任意結構，以及卷曲纖維薄毯、氈墊、和短切薄氈的結構。紡織纖維結構可以包含多種具有低于約1000絲、低于約3000絲、低于約6000絲、低于約12000絲、低于約24000絲、低于約48000絲、低于約56000絲、和低于約125000絲的紡織粗纖維。其中粗纖維可以通過十字粗纖維縫紉、經瑋編織縫紉、或少量樹脂如熱塑性樹脂而固定。
[0027]如果必要，SMC和預浸料中均可使用含有多種纖維的纖維組合物。纖維組合物的實施方案可以包括，但不限于，玻璃、碳、玄武巖、芳族聚酰胺、石英、高硅氧、聚乙烯、聚酯、聚對亞苯基苯并雙噁唑(PBO )、硼、聚酰胺、石墨、碳化硅、氮化硅及其組合。
[0028]本發明實施例中使用的術語“基體”、“樹脂”、和“基體樹脂”具有本領域技術人員已知的通常含義，可以包括一種或多種包含熱固性材料的化合物。實例可以包括，但不限于，不飽和聚酯化合物、乙烯基酯化合物、環氧化合物、酚醛化合物及其組合、以及其前驅體。
[0029]在此所述的基體可以另外包含添加劑。可以提供所述添加劑以影響基體的機械、流變學、電、光學、化學、和/或熱性能的一個或多個。所述添加劑還可以包括與基體進行化學反應或不與基體反應的材料。添加劑可以是可溶性、不溶性或部分可溶性的任何組合。如果必要的話，所述添加劑的尺寸分布和幾何學也可以不同。例如，添加劑的尺寸可以為納米級尺度(約Inm-1OOnm)、微米級尺度(約10nm-1OOym)、和宏觀尺度，大于約ΙΟΟμπι。在其它實例中，添加劑的幾何構成可包括，但不限于，顆粒、薄片、棒、纖維等。在其它實例中，添加劑可以分布在基體的選擇區域內(例如，鄰近基體的表面或在層界面上)或者均勻分布或溶解在基體中。添加劑的實例可以包括，但不限于，有機或無機物質，如熱塑性塑料、橡膠、納米橡膠、熱固性樹脂、阻燃劑、紫外(UV)保護劑、增稠劑(例如Cabosil)，增強強度、粘度、損傷容限、韌性、抗裂性、耐磨性中的一個或多個的補強劑(例如橡膠、陶瓷、和/或玻璃)。
[0030]如圖1所示，本發明一實施例提供一種片狀模壓料-預浸料混雜復合材料，包括:第一片狀模壓料外層1、第二片狀模壓料外層3、以及設置于所述第一片狀模壓料外層I和第二片狀模壓料外層3之間的預浸料層2。
[0031]該實施例中，第一片狀模壓料外層I和第二片狀模壓料外層3可使用相同或不同的片狀模壓料。例如第一片狀模壓料外層I使用環氧樹脂基體，短切纖維為長度不超過50mm的碳纖維。第二片狀模壓料外層3使用不飽和聚酯基體，短切纖維為長度不超過50mm的碳纖維。該實施例中，第一片狀模壓料