专利名称：一种轻质复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种轻质复合材料，更具体的是涉及空心微球和纤维体复合材料。
背景技术：
复合材料已广泛应用于航空、建筑、汽车等领域。复合材料密度普遍比较高，树脂基复合材料密度虽然比较低，一般也超过1.5g/cm3。现有复合材料内部多为实心结构，其在隔热、隔音、减震等方面效果并不理想。纤维复合材料作为近年突飞猛进发展的新型材料，由于特殊的物理性质及稳定的化学性质，尤其是出色的质轻、高強度，已在工程上被广泛地使用。近年来填充空心玻璃微球改性塑料，或者直接复合成为复合材料的研究报道已不少见。如苗蔚、程文喜发表《空心玻璃微球填充改性PVC的研究》(《河南化工》2011年15期)，报道了采用共混法合成了空心玻璃微球/聚氯こ烯(PVC)复合材料，空心玻璃微球使用前先用硅烷偶联剂KH-550进行了表面改性。通过高倍光学显微镜、红外分析仪、电子拉力机、邵氏硬度检测仪等手段研究了空心玻璃微球的含量对PVC抗拉强度，冲击强度和硬度等性能影响。结果表明:随着玻璃微球含量的逐渐增加，PVC复合材料的拉伸强度先增加后降低，伸长率不断降低，冲击强度略微下降，而硬度不断増加。苗蔚、程文喜还发表《空心玻璃微球改性酚醛树脂的研究》(《エ业塑料应用》2009年12期)研究了空心玻璃微球对酚醛树脂(PF)的影响，通过光学显微镜和红外光谱证实了空心玻璃微球的存在。加入质量分数为5%的空心玻璃微球吋，PF的硬度和热稳定性均得到提高，在空心玻璃微球小于等于15um时高于纯PF。固定空心玻璃微球为15 u m, PF的硬度和热稳定性随着玻璃微球含量的増加先迅速后缓慢提高；冲击强度则随含量的増加先増加后降低，在质量分数5%时达到最大值。各种复合材料研究中，空心玻璃微球已作为重要技术手段来改性复合材料。关于空心颗粒的复合材料也早有报道，如中国专利申请号:02110464.6公开了ー种含有空心颗粒的复合材料 及其制备方法，属于使用无机和有机配料的组合物领域，包括基质原料和骨料，其特征是采用煤矸石粉料、エ业炉渣细粉、水泥或耐火水泥、氧化铝细粉、高铝矾土粉体、锆刚玉粉体为基质原料，以空心颗粒为骨料制备的复合材料。一种制备方法是在模型内加入煤矸石粉料和/或エ业炉渣细粉和/或水泥，再加入水、发泡剂和不同直径的空心颗粒，经混合、振动、加压成为具有一定形状的型材；还可将氧化铝细粉或和氧化铝空心颗粒、水混合，经加压成型、烘干、焙烧制成具有一定形状的高铝陶瓷质型材。该复合材料轻度高，质量轻，并具有优异的隔热、隔音、保温和定向渗透等性能，可以广泛用于建筑、窑炉和农业等领域。如今复合材料的研究中不断的追求更好的隔热、隔音、减震等效果的同时，也在关注材料的美观与重量。纤维应用于复合材料，就可较好的减轻重量。如中国专利申请号:201110002811.1公开了ー种轻质木塑复合材料及其制造方法，该复合材料的配方及其质量份数为:可发性聚苯こ烯30 100份、木纤维50 300份、偶联剂I 3份、胶粘剂4 30份。其制造エ艺为先将木纤维干燥至含水率2-5%，而后对木纤维进行用硅烷偶联剂表面处理然后与EPS进行混合，再进行施胶、组坯、预压，最后热压成型得到轻质木塑复合材料。本发明制造的轻质木塑复合材料，具有比通常木塑复合材料密度低、生产エ艺简单、成本低、物理力学性能优越且加工使用方便等特点，可广泛用作家具材料、包装材料和墙体材料使用。本发明人在研究在减轻复合材料重量的同时追求更好的隔热、隔音、减震等效果。创造性的将纤维和空心玻璃微球改性树脂材料，得到ー种轻质复合材料，并具有更好的隔热、隔首、减震效果。
发明内容
本发明的目的，为了解决现有复合材料内部多为实心结构，其在隔热、隔音、减震等方面效果并不理想的问题。为了最大限度降低复合材料重量，提高复合材料的隔热、隔音、减震等效果，本发明提供一种超轻质功能性纤维复合材料。为了实现上述目的，本发明所采取措施及超轻质功能性纤维复合材料结构如下:ー种轻质复合材料，由均匀分布的基材、纤维体和空心微球组成；所述的纤维体和空心微球体积总和与基材的比例为1:5 1:1 ;所述的基材为热塑性或热固性树脂；所述的纤维体为麻纤維、碳纤维、玻璃纤维、丙纶、芳纶、玄武岩纤维的至少ー种；所述的空心微球为空心玻璃微球、空心陶瓷微球中的至少ー种；所述的纤维体和空心微球的体积比为1:5^1:1 ;纤维体和空心微球通过基材粘结在一起。优选的，所述的热固性树脂是酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、环氧树月旨、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺的至少ー种。优选的，所述的热塑性树脂是聚こ烯、聚氯こ烯、聚苯こ烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酷、聚苯醚、聚砜、橡胶的至少ー种。优选的，所述的空心微球密度为0.1 lg/cm3,空心微球直径1 500um。优选的，所述的纤维体和空心微球的体积比为1:3 1:2。优选的，所述的纤维体的纤维长度为5 8mm。优选的，所述的空心微球密度为0.1 0.5g/cm3, 空心微球直径I 200um。本发明的有益效果，通过加入空心微球，并与纤维体及树脂成型为复合材料，解决现有复合材料内部多为实心结构，其在隔热、隔音、减震等方面效果并不理想的问题。
具体实施例方式实施例1 ー种轻质复合材料ー种轻质复合材料，按体积比为2:1:1的酚醛树脂、平均纤维长度为5.1mm的麻纤维和空心玻璃微球组成；所述的空心玻璃微球密度为lg/cm3，空心微球直径500um。空心玻璃微球和麻纤维通过振荡器振荡后，加入酚醛树脂并均匀的搅拌，最后热挤压成型得到酚醛树脂、麻纤维和空心玻璃微球轻质复合材料。实施例2—种轻质复合材料ー种轻质复合材料，按体积比为10:1:1的聚酰亚胺、平均纤维长度为7.8mm的碳纤维和空心玻璃微球组成；所述的空心玻璃微球密度为0.lg/cm3，空心微球直径50um。空心玻璃微球和碳纤维通过振荡器振荡后，加入聚酰亚胺并均匀的搅拌，最后热挤压成型得到聚酰亚胺、碳纤維和空心玻璃微球轻质复合材料。实施例3—种轻质复合材料ー种轻质复合材料，按体积比为4份的脲醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂混合物、2份的平均纤维长度为8_的玻璃纤维和丙纶的混合物和I份的空心玻璃微球和空心陶瓷微球的混合物组成；所述的混合物中材料的比例为1:1。所述的空心玻璃微球和空心陶瓷微球的混合物0.5g/cm3,空心玻璃微球和空心陶瓷微球的平均直径为50um。2份的玻璃纤维和丙纶的混合物和I份的空心玻璃微球和空心陶瓷微球的混合物通过振荡器振荡后，加入4份的脲醛树脂和三聚氰胺-甲醛树脂混合物并均匀的搅拌，最后热挤压成型得到轻质复合材料。实施例4 ー种轻质复合材料ー种轻质复合材料，按体积比为10:1:1的聚こ烯、平均纤维长度为7.5mm的碳纤维和空心玻璃微球组成；所述的空心玻璃微球密度为0.2g/cm3，空心微球直径lOOum。空心玻璃微球和碳纤维通过振荡器振荡后，加入聚こ烯中并均匀的搅拌，最后热挤压成型得到聚こ烯、碳纤维和空心玻璃微球轻质复合材料。实施例5 —种轻质复合材料ー种轻质复合材料，按体积比为6份的聚氯こ烯和聚苯こ烯的混合物、I份平均纤维长度为6.5mm的芳纶和玄武岩纤维的混合物和5份的空心玻璃微球和空心陶瓷微球的混合物组成；所述的混合物中材料的比例为1:1。所述的空心玻璃微球和空心陶瓷微球的混合物0.5g/cm3,空心玻璃微球和空心陶瓷微球的平均直径为50um。I份的芳纶和玄武岩纤维的混合物和5份的空心玻璃微球和空心陶瓷微球的混合物通过振荡器振荡后，加入6份的聚氯こ烯和聚苯こ烯的混合物中并均匀的搅拌，最后热挤压成型得到轻质复合材料。实施例6 —种轻质 复合材料ー种轻质复合材料，按体积比为6份的聚碳酸酷、I份平均纤维长度为5mm的玻璃纤维和5份的空心玻璃微球组成；所述的混合物中材料的比例为1:1。所述的空心玻璃微球和空心陶瓷微球的混合物平均密度为0.45g/cm3,空心玻璃微球和空心陶瓷微球的平均直径为150um。I份玻璃纤维和5份的空心玻璃微球通过振荡器振荡后,加入6份的聚碳酸酷并均匀的搅拌，最后热挤压成型得到轻质复合材料。实施例7 —种轻质复合材料ー种轻质复合材料，按体积比为30份的酰胺、聚甲醛、聚碳酸酷、聚苯醚、聚砜、橡胶的混合物、I份平均纤维长度为5.8mm的玻璃纤维和5份的空心玻璃微球和空心陶瓷微球的混合物组成；所述的混合物中材料的比例均为1:1。所述的空心玻璃微球和空心陶瓷微球的混合物平均密度为0.5g/cm3，空心玻璃微球和空心陶瓷微球的平均直径为125um。I份玻璃纤维和5份的空心玻璃微球和空心陶瓷微球的混合物通过振荡器振荡后，加入30份的酰胺、聚甲醛、聚碳酸酷、聚苯醚、聚砜、橡胶的混合物中并均匀的搅拌，最后热挤压成型得到轻质复合材料。作为本发明的实质，所述超轻质功能性纤维复合材料并不局限于平板及特定的表面形状，根据不同的使用场合可具有不同的适用形状，均不脱离发明的实质。实施例8轻质复合材料检测对实施例广7所得轻质复合材料(依次为样品广7)，做密度检测。
权利要求
1.一种轻质复合材料，由均匀分布的基材、纤维体和空心微球组成； 所述的纤维体和空心微球体积总和与基材的比例为1:5 1:1 ; 所述的基材为热塑性或热固性树脂； 所述的纤维体为麻纤维、碳纤维、玻璃纤维、丙纶、芳纶、玄武岩纤维的至少一种； 所述的空心微球为空心玻璃微球、空心陶瓷微球中的至少一种； 所述的纤维体和空心微球的体积比为1:5 1:1 ;纤维体和空心微球通过基材粘结在ー起。
2.按权利要求1所述的ー种轻质复合材料，其特征在于:所述的热固性树脂是酚醛树月旨、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺的至少ー种。
3.按权利要求1所述的ー种轻质复合材料，其特征在于:所述的热塑性树脂是聚こ烯、聚氯こ烯、聚苯こ烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酷、聚苯醚、聚砜、橡胶的至少ー种。
4.按权利要求1所述的ー种轻质复合材料，其特征在于:所述的空心微球密度为0.1 lg/cm3,空心微球直径I 500um。
5.按权利要求1所述的ー种轻质复合材料，其特征在于:所述的纤维体和空心微球的体积比为1:3 1:2。
6.按权利要求1所述的ー 种轻质复合材料，其特征在于:所述的纤维体的纤维长度为O 8mm o
7.按权利要求4所述的ー种轻质复合材料，其特征在于:所述的空心微球密度为0.1 0.5g/cm3，空心微球直径I 200um。
全文摘要
本发明涉及一种轻质复合材料，更具体的是涉及空心微球和纤维体复合材料。由均匀分布的基材、纤维体和空心微球组成。纤维体和空心微球体积总和与基材的比例为1:5~1:1；基材为热塑性或热固性树脂；纤维体为麻纤维、碳纤维、玻璃纤维、丙纶、芳纶、玄武岩纤维的至少一种；空心微球为空心玻璃微球、空心陶瓷微球中的至少一种；纤维体和空心微球的体积比为1:5~1:1；纤维体和空心微球通过基材粘结在一起。解决现有复合材料内部多为实心结构，其在隔热、隔音、减震等方面效果并不理想的问题。
文档编号C08L81/06GK103087463SQ201310032320
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者唐少俊 申请人:奇瑞汽车股份有限公司