[发明专利]一种泡沫成形法制备纤维增强复合材料的方法

说明书

本发明属于复合材料技术领域，公开了一种泡沫成形法制备纤维增强复合材料的方法。所述方法为：向发泡容器内注入发泡剂与纤维悬浮液混合，然后采用注气、冲击或机械搅拌的方式混合发泡，产生气体体积含量在55％～80％之间的泡沫浆料，上网抄造成型，然后采用抽真空、喷淋水或接触压榨的方式使泡沫破裂消除，经过干燥后形成单层纸张，按一定的克重和厚度将多张单层纸张复合，进行热压或模压成型，得到所述纤维增强复合材料。本发明采用泡沫替代水来承载纤维，使增强相纤维在复合材料中分布均匀，增强效果明显。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种泡沫成形法制备纤维增强复合材料的方法。

背景技术

纤维增强复合材料是一种轻质、高强度的新型材料，具有耐腐蚀、力学性能优良的良好性能。随着汽车、航天等领域轻量化的发展，各行业对纤维增强复合材料的需求越来越大、要求越来越高。复合材料成形过程在节水、节能、增加经济效益、减少污染等方面的要求也在不断提高，急需用其他流体替代水来分散、输送纤维、形成纸页的技术。

目前，纤维增强复合材料存在着增强纤维分布不均，成形方式能耗大等缺陷，这极大地影响了材料的生产和应用。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种泡沫成形法制备纤维增强复合材料的方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的纤维增强复合材料。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种泡沫成形法制备纤维增强复合材料的方法，包括如下制备步骤：

向发泡容器内注入发泡剂与纤维悬浮液混合，然后采用注气、冲击或机械搅拌的方式混合发泡，产生气体体积含量在55％～80％之间的泡沫浆料，上网抄造成型，然后采用抽真空、喷淋水或接触压榨的方式使泡沫破裂消除，经过干燥后形成单层纸张，按一定的克重和厚度将多张单层纸张复合，进行热压或模压成型，得到所述纤维增强复合材料。

优选地，所述的发泡剂为聚乙烯醇表面活性剂、十二烷基硫酸钠表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠表面活性剂、松香皂类表面活性剂、聚氧乙烯表面活性剂中的至少一种；所述聚乙烯醇表面活性剂的醇解度优选为70％～90％，黏度优选为40～48mPa·s；所述的十二烷基硫酸钠表面活性剂的醇解度优选为90％～95％。

优选地，所述发泡剂的加入量为泡沫浆料质量的0.1％～10％。

所述的纤维悬浮液中包括增强相纤维和基体相纤维；所述增强相纤维优选玻璃纤维、碳纤维、植物纤维、纳米纤维素纤维、陶瓷纤维、金属纤维、芳纶纤维中的至少一种；所述基体相纤维优选聚乙烯纤维、聚乙烯/聚丙烯双熔点纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚对苯二甲基乙二醇酯纤维、聚氯乙烯纤维、聚乳酸纤维、聚对苯二甲酸丁二酯纤维中的至少一种；增强相纤维与基体相纤维的质量比为(1～5):(95～99)。

优选地，所述的注气是指注入空气、氮气或二氧化碳气体。

优选地，所述泡沫浆料的纤维总含量为0.01％～5wt.％，泡沫直径为50～400μm。

优选地，所述抽真空的真空度的范围为10^-5～10⁵Pa，更优选为10²～10⁵Pa；所述喷淋水的压力为1.5×10⁵～3×10⁵Pa，更优选为1.8×10⁵～2.5×10⁵Pa；所述接触压榨的压榨压力为1×10⁵～2×10⁵Pa，更优选为1.3×10⁵～1.5×10⁵Pa。

优选地，所述的干燥是指干燥至纸张的干度为10％～80％，更优选干度为40％～50％。