一种复合蜂窝板材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于高分子材料制备，具体涉及复合蜂窝板材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着对质轻且高性能工程材料的应用研究，复合材料由于可以综合多种材料的性能优势而使其自身性能达到最优。蜂窝板作为一种有特殊“三明治夹芯”结构的复合材料，上下两块面板(蒙皮)提供高的强度和刚度，同时需满足厚度较薄的特点，芯部则是由质轻、厚度大的蜂窝芯组成。聚丙烯(pp)作为用量最广的热塑性轻质通用塑料具有优异的物理化学性能，例如耐热性、电绝缘性、高强度和良好的耐磨可加工性能等。这些优异的性能使得pp成为蜂窝夹芯板的良好选择。但是在高温情况下pp蜂窝夹芯板不易弯曲。此外，纯pp易降解、染色困难、低温下易脆裂且产品尺寸收缩率较大等缺点。导致其应用范围和功能均受到了极大的限制。因此，为了改善pp的性能，可通过将pp与其他材料复合来提高其物理化学性能。

2、由于玻璃纤维(gf)密度较小，绝热绝电性能优异且化学稳定性好，所以玻璃纤维增强聚丙烯蜂窝板(gf/pp)是目前最为常见的。但是gf的热传导率很差，在高温下聚合物软化和分解导致纤维和基体的黏结程度减弱。而陶瓷纤维具有强度高、抗热冲击性能好且耐化学腐蚀等优点。其中硅酸铝纤维(直径约2～5μm，长度约30～250mm)，表面呈光滑圆柱状，横截面通常是圆形。其结构特点是气孔率高，且气孔孔径大使硅酸铝纤维具有优良的隔热性能和较小的体积密度，然而其抗压能力较差。因此，使用硅酸铝纤维与pp复合后其力学性能仍需进一步改善。

3、氧化石墨烯(go)是石墨烯的衍生物，其表层与边界含有大量的羟基、羧基等含氧基团，能较好地与有机高分子聚合物相结合达到复合的目的。同时，go具有极大的比表面积与较强的力学性能。go作为添加剂与pp和硅酸铝纤维复合过程中，go提供的大比表面积可以有效分散附着材料从而有效改善pp蜂窝板的强度。相比于单一的聚合物，三元复合材料可发挥其协同效应，综合提高材料的力学热学性能及化学稳定性。可见go在pp蜂窝板中的应用中具有很大的潜力。然而，由于go呈棕黄色，其含量过多时，go产生聚集反而不会提高蜂窝板的强度，甚至导致所形成的pp蜂窝板颜色变深不易染色。因此，研究不同比例的go、pp和硅酸铝纤维复合材料的力学性能及其调控机制具有重要意义。

4、为了进一步降低成本并降低噪音，蛭石可作为填料加入go/pp复合材料中。蛭石是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐，呈乳白色、密度低且具有极好的吸声性。将pp、硅酸铝纤维、蛭石和go复合后，可以极大的提高复合材料的强度、耐磨性、耐热性及易加工性。此外，在保证力学性能的同时，go和蛭石也可以减轻复合材料的质量并且达到降低噪音的效果。

5、为此，本发明提供一种复合蜂窝板材料及其制备方法和应用。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种复合蜂窝板材料及其制备方法和应用。

2、本发明的一种复合蜂窝板材料及其制备方法和应用是通过以下技术方案实现的：

3、本发明的目的是提供一种复合蜂窝板材料及其制备方法和应用，具体包括以下步骤；

4、步骤1：将pp、硅酸铝纤维、蛭石和go置于恒温鼓风干燥箱70℃干燥5h。

5、步骤2：将pp、硅酸铝纤维、蛭石和go按照一定比例称量，先在pp中加入白油，接着将步骤1称量好的其他原料与pp全部倒入混料筒中，盖紧盖子并旋紧螺栓螺母，启动按钮，约12s后暂停一次直至刀片停止转动，重复上述两个步骤，直至原料混合均匀(无明显结块即可)；

6、步骤3：将步骤2所获得均匀混料通过料筒加入到双螺旋挤出机进行熔融。实验过程中的双螺旋挤出机温度设定为180～200℃，主螺杆转速为120r·min-1，时间设定为12min。

7、步骤4：将步骤3中所得到的熔融态挤出膜通过挤出机共混挤出，冷却造粒，置于70℃恒温鼓风干燥箱中干燥5h。

8、步骤5：将步骤4中所得到的预混料进行注塑成型，注塑温度为180～220℃，注塑压力为0.4～0.5mpa，保压压力为0.5～0.8mpa，保压时间为15～30s。经注塑成型得到的pp蜂窝板复合材料需要在室温下放置至少24h后再进行性能测试。

9、进一步地，所述步骤1中的pp、硅酸铝纤维、蛭石和go提前干燥处理是为了避免水分的影响。

10、进一步地，所述步骤2中加入少量白油，是为了让白油附着在pp树脂颗粒表面，再与其他粉体充分混合。

11、进一步地，所述步骤4中的注塑过程。由于pp的结晶性导致材料会出现明显的热收缩行为，因此，需要选择合适的保压压力、保压时间和注塑温度。

12、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

13、本发明以硅酸铝纤维和蛭石为主要原料，pp树脂作为基体材料，go为添加剂，采用“一步法”热压成型制备夹芯板，该方法的特点是仅需一次热压成型即可制的样品，相较于“两步法”极大的减少了能量的损耗，降低了工业生产的成本且操作工艺简单易行。

技术特征：

1.一种复合蜂窝板材料及其制备方法和应用，其特征在于：具体包括以下步骤；

技术总结
本发明公开了一种复合蜂窝板材料及其制备方法和应用，具体包括步骤1：将干燥的PP、硅酸铝纤维、蛭石和GO按照一定的比例称量，先在PP中加入白油，接着将称量好的其他原料与PP全部倒入混料筒中，混合均匀；步骤2：均匀混料通过料筒加入到双螺旋挤出机进行熔融；步骤3：熔融态挤出膜通过挤出机共混挤出，冷却造粒；步骤4：预混料进行注塑成型，室温下放置至少24h后再进行性能测试。本发明采用“一步法”热压成型制备夹芯板，极大的减少了能量的损耗，降低了工业生产的成本且操作工艺简单易行。制备得到的复合材料蜂窝板在保证力学性能的同时，可以极大的提高复合材料的强度、耐磨性、耐热性、易加工性。

技术研发人员：杨宇,谭志均,马大勇,杨剑波,冯志岺,谭自成,王天全
受保护的技术使用者：重庆泛锐科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13