[发明专利]一种热压型竹原纤维增强复合材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种复合材料的制备方法，更具体的讲是涉及一种热压型竹原纤维增强复合材料的制备方法。

 

技术领域：

我国拥有丰富的竹林资源，资源面积、产量均居世界第一，世界竹类资源中性能最优良、利用价值最高的毛竹林约有90%分布在我国南方。竹纤维分成天然竹纤维（竹原纤维）和化学竹纤维（竹浆纤维和竹炭纤维）两大类。竹原纤维就是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，是继棉、麻、毛、丝之后的第五大天然纤维。竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等特性，同时又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能。竹原纤维资源丰富，价格低廉，比模量和比强度高，在复合材料中可部分取代玻璃等合成纤维，制作复合材料时生产成本低，有利于节约能源；而它最突出的优点是具有生物降解性和可再生性，对环境无污染，这是其它任何增强材料无法比拟的。因此，研究和开发竹原纤维增强复合材料是节省钢材、木材及替代普通工程塑料，加速复合材料民用化的热门课题，在环境保护和资源保护方面都有非常重要的意义。

本发明要解决的技术问题主要有两个方面，一是通过工艺的改进，降低竹原纤维复合材料的生产成本；二是提高竹原纤维复合材料的性能，尤其是拉伸强度的提高。

 

发明内容：

本发明的目的是提供一种生产成本低、拉伸强度好的热压型竹原纤维增强复合材料的制备方法。

本发明为实现上述目的采取的技术方案如下：

一种热压型竹原纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，包括原料处理—开松混合—梳理铺网—针刺—模压成型，其中：

原料处理： 

选择纤维长度与ES纤维接近的竹原纤维，对于较长的竹原纤维进行切断处理，切断长度为50±5mm。

竹原纤维在进行开松混合前，优选采用纤维素酶进行处理，处理工序如下：将竹原纤维浸泡于质量分数3%的纤维素酶溶液中1小时，pH值为5，温度60℃，用清水洗净后干燥。

竹原纤维经纤维素酶处理后，纤维素将以更紧凑的方式（氢键）重新组织，纤维的结晶度增加，因此竹原纤维的强度增加，纤维强度为6.5-7.5cN/dtex，长度为30-50mm。

ES纤维选择原料PE/PP，强度2.8-3.8cN/dtex，纤维表层PE熔点是130⁰C，纤维芯层PP熔点为160⁰C。

所述竹原纤维和ES纤维的重量百分比为5%：95%—60%：40%，优选为20%：80%；如果竹原纤维采用纤维素酶处理，优选为30%：70%。

模压成型：

将混合好的竹原纤维和ES纤维放入模具中进行热压成型，成型温度130℃—190℃，先预热5-15min，然后在6MPa下保压3-9min，再调至12MPa下保压5-15min，得到热压型竹原纤维增强复合材料。

进一步的设置在于：

在模压成型工序前，将竹原纤维和ES纤维依次经过开松混合、梳理铺网、针刺处理。

所述的开松混合：按比例分别称取竹原纤维和ES纤维，进行开松混合处理，开松混合流程为：开松机(WL-GK-L-600)--给棉机（WL-J-500)；

所述的梳理铺网采用梳理机(WL-GS-A-600)，输出薄网单位面积质量为20-30g/m²；

所述的针刺：针刺机(WL-ZGS.Z-Y-800)--成卷机(WL-800)--针刺机(WL-ZGS.Z-Z-800)--成卷机(WL-800)，先采用低频率预刺工艺，再用高频主刺工艺加固。

所述模压成型：热轧机（WL-GC-B-800)--成卷机(WL-800)，温度为140℃——190℃，先预热5-15min，然后在6MPa下保压3-9min，再调至12MPa下保压5-15min。

以上所述设备均为中国江苏太仓市双凤非织造布设备有限公司生产。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本方法以开发成本低、制作工艺简单的竹原纤维复合材料为目标，采用竹原纤维和ES纤维混合通过热压制造增强复合材料，该方法加工流程短、成本低，通过适当的复合固化工艺，试制出竹原纤维非织造增强复合材料。本方法研制的复合材料力学性能超过同类工程塑料水平，可广泛应用于可应用于汽车、建筑工业及军事航空领域、家具、高速公路、船舶橱柜和隔舱、办公室隔板等领域。因此具有广阔的应用前景，开发竹原纤维作为增强材料在环境保护和资源保护方面都有重要的意义，投入市场后必将产生较大的经济效益和较好的社会效益。