[发明专利]热塑性复合板材及其制备方法与由其制备的制品

说明书

本发明涉及热塑性复合板材及其制备方法与由其制备的制品。所述热塑性复合板材包括层合在一起的上表层和下表层以及在所述上表层和所述下表层之间的中间层，其特征在于，所述上表层和下表层由碳纤维增强聚碳酸酯复合材料构成并且所述中间层由碳纤维增强聚碳酸酯复合材料废料碎片与聚碳酸酯树脂粉料的掺混物形成，所述掺混物中碳纤维增强聚碳酸酯复合材料废料碎片与聚碳酸酯树脂粉料的重量比例为70：30至95：5，所述中间层中碳纤维的含量为22体积%‑58体积%，以所述中间层的体积为基准。所得热塑性复合板材的力学性能和外观性能优良。

技术领域

本发明涉及复合材料制造技术领域。具体地，本发明涉及一种热塑性复合板材及其制备方法与由其制备的制品。

背景技术

在采用热塑性复合材料制造部件时，通常先用较薄的编织布预浸料或单向带预浸料(这里所述的预浸料是用热塑性树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物而制成的复合材料，其中由编织布连续纤维浸渍而成的称为编织布预浸料，由相互平行的连续纤维浸渍而成的称为单向带预浸料)通过叠层并热压出一定厚度的热塑性复合材料的板材，再将复合板材以模具热压成型的工艺制成半成品，然后进行后续加工。在复合材料制造的整个加工周期中，累计大约能产生30重量%至40重量%的废料。除此之外，当这类产品达到使用寿命周期后，也会面临回收的问题。回收意味着需要合适的方法来处理这些复合材料部件，并且这些部件表面大多经过喷漆及长时间的暴露于外部环境，表面特性已比较复杂。

碳纤维增强的聚碳酸酯复合材料特别适合制造各类外观部件，如消费电子产品外壳、汽车内外饰以及其它消费产品。在碳纤维增强聚碳酸酯复合材料制造过程中，均会经历碳纤维→碳纤维预浸料→碳纤维增强的聚碳酸酯复合材料板材→碳纤维部件的加工工艺流程。因此，每一步加工过程都会产生废料或废件。目前还没有成熟的方案来妥善处理这些碳纤维增强聚碳酸酯基复合材料的废料，大多是采用掩埋或者直接焚烧的传统方法处理。这些废料的回收价值基本没有得到利用。

针对其他树脂的热塑性复合材料，已经提出一些回收利用的方案。

CN103963391A公开了一种夹心复合材料，包括三层结构，上、下表面层为连续纤维增强热塑性树脂基预浸带，中间芯层为预浸带碎料。该专利申请公开了预浸带碎料中的纤维为玻璃纤维或碳纤维，热塑性树脂为聚丙烯或聚酰胺6。该专利申请只涵盖了预浸料废料的回收，却未能解决数量占多数的成型板材废料和板材报废件的回收，其中获得的复合材料的拉伸强度为136MPa-246Mpa，弯曲强度为177 KJ/m²-261KJ/m²。

CN106915007A公开了一种连续纤维增强热塑性复合材料废料的回收方法，包括以下步骤：将连续纤维增强热塑性复合材料废料依次经过切割、洗涤、干燥、粉碎、铺放碾平，在铺放碾平的粉碎料上放置连续纤维增强预浸料或纤维增强织物，然后依次经过加热辊压、冷却、卷曲、切割，获得卷材或片料。该专利申请还公开了所述连续纤维增强热塑性复合材料废料为连续纤维增强均聚聚丙烯废料、连续纤维增强共聚聚丙烯废料、连续纤维增强聚酰胺66废料、连续纤维增强聚酰胺1010废料、连续纤维增强聚酰胺1212废料中的至少一种。该专利申请未提及非结晶的热塑性聚碳酸酯复合材料的回收，其中获得的板材的拉伸强度为179MPa-254MPa，弯曲强度为180KJ/m²-250KJ/m²。

现有技术未公开利用碳纤维增强聚碳酸酯复合材料废料来制备力学性能和外观性能优良的热塑性复合板材。

发明内容

本发明的一个目的是利用碳纤维增强聚碳酸酯复合材料废料来获得力学性能和外观性能优良的热塑性复合板材。