專利名稱：一種熱壓型竹原纖維增強復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的制備方法，更具體的講是涉及一種熱壓型竹原纖維增強復(fù) 合材料的制備方法。
技術(shù)領(lǐng)域我國擁有豐富的竹林資源，資源面積、產(chǎn)量均居世界第一，世界竹類資源中性能最優(yōu) 良、利用價值最高的毛竹林約有90%分布在我國南方。竹纖維分成天然竹纖維(竹原纖維) 和化學(xué)竹纖維(竹漿纖維和竹炭纖維)兩大類。竹原纖維就是從自然生長的竹子中提取出的 一種纖維素纖維，是繼棉、麻、毛、絲之后的第五大天然纖維。竹纖維具有良好的透氣性、瞬 間吸水性、較強的耐磨性和良好的染色性等特性，同時又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和 抗紫外線功能。竹原纖維資源豐富，價格低廉，比模量和比強度高，在復(fù)合材料中可部分取 代玻璃等合成纖維，制作復(fù)合材料時生產(chǎn)成本低，有利于節(jié)約能源；而它最突出的優(yōu)點是具 有生物降解性和可再生性，對環(huán)境無污染，這是其它任何增強材料無法比擬的。因此，研究 和開發(fā)竹原纖維增強復(fù)合材料是節(jié)省鋼材、木材及替代普通工程塑料，加速復(fù)合材料民用 化的熱門課題，在環(huán)境保護(hù)和資源保護(hù)方面都有非常重要的意義。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題主要有兩個方面，一是通過工藝的改進(jìn)，降低竹原纖維 復(fù)合材料的生產(chǎn)成本；二是提高竹原纖維復(fù)合材料的性能，尤其是拉伸強度的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)成本低、拉伸強度好的熱壓型竹原纖維增強復(fù)合材料的 制備方法。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案如下一種熱壓型竹原纖維增強復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括原料處理一開松混 合一梳理鋪網(wǎng)一針刺一模壓成型，其中原料處理選擇纖維長度與ES纖維接近的竹原纖維，對于較長的竹原纖維進(jìn)行切斷處理，切斷長 度為50±5_。
竹原纖維在進(jìn)行開松混合前，優(yōu)選采用纖維素酶進(jìn)行處理，處理工序如下將竹原 纖維浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的纖維素酶溶液中I小時，pH值為5，溫度60°C，用清水洗凈后干 燥。
竹原纖維經(jīng)纖維素酶處理后，纖維素將以更緊湊的方式(氫鍵)重新組織，纖維的 結(jié)晶度增加，因此竹原纖維的強度增加，纖維強度為6. 5-7. 5cN/dteX，長度為30-50mm。
ES纖維選擇原料PE/PP，強度2. 8-3. 8cN/dtex,纖維表層PE熔點是130°C，纖維芯 層PP熔點為160°c。
所述竹原纖維和ES纖維的重量百分比為5% 95%—60% :40%，優(yōu)選為20% 80% ;如 果竹原纖維采用纖維素酶處理，優(yōu)選為30% :70%。
模壓成型將混合好的竹原纖維和ES纖維放入模具中進(jìn)行熱壓成型，成型溫度130°C—190°C，先預(yù)熱5-15min，然后在6MPa下保壓3_9min，再調(diào)至12MPa下保壓5_15min，得到熱壓型竹原 纖維增強復(fù)合材料。
進(jìn)一步的設(shè)置在于在模壓成型工序前，將竹原纖維和ES纖維依次經(jīng)過開松混合、梳理鋪網(wǎng)、針刺處理。
所述的開松混合按比例分別稱取竹原纖維和ES纖維，進(jìn)行開松混合處理，開松 混合流程為開松機(jī)(WL-GK-L-600) —給棉機(jī)(WL-J-500)；所述的梳理鋪網(wǎng)采用梳理機(jī)(WL-GS-A-600)，輸出薄網(wǎng)單位面積質(zhì)量為20-30g/m2 ；所述的針刺針刺機(jī)(WL-ZGS. Z-Y-800)—成卷機(jī)(WL-800)—針刺機(jī)(WL-ZGS. Z-Z-800) —成卷機(jī)(WL-800)，先采用低頻率預(yù)刺工藝，再用高頻主刺工藝加固。
所述模壓成型熱軋機(jī)(WL-GC-B-800) —成卷機(jī)(WL-800)，溫度為140°C—— 190°C，先預(yù)熱5-15min，然后在6MPa下保壓3_9min，再調(diào)至12MPa下保壓5_15min。
以上所述設(shè)備均為中國江蘇太倉市雙鳳非織造布設(shè)備有限公司生產(chǎn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果本方法以開發(fā)成本低、制作工藝簡單的竹原纖維復(fù)合材料為目標(biāo)，采用竹原纖維和ES 纖維混合通過熱壓制造增強復(fù)合材料，該方法加工流程短、成本低，通過適當(dāng)?shù)膹?fù)合固化工 藝，試制出竹原纖維非織造增強復(fù)合材料。本方法研制的復(fù)合材料力學(xué)性能超過同類工程 塑料水平，可廣泛應(yīng)用于可應(yīng)用于汽車、建筑工業(yè)及軍事航空領(lǐng)域、家具、高速公路、船舶櫥 柜和隔艙、辦公室隔板等領(lǐng)域。因此具有廣闊的應(yīng)用前景，開發(fā)竹原纖維作為增強材料在環(huán) 境保護(hù)和資源保護(hù)方面都有重要的意義，投入市場后必將產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和較好的社 會效益。
本發(fā)明的竹原纖維長度選擇廣泛，這里可以選擇接近ES纖維的長度，可以獲得很 好的產(chǎn)品質(zhì)量。
以下結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實施例方式實施例1:本發(fā)明的一種熱壓型竹原增強復(fù)合材料的制備方法，包括原料處理一開松混合一梳理 鋪網(wǎng)一針刺一模壓成型一復(fù)合材料。
1、原料處理竹原纖維竹原纖維在進(jìn)行開松混合前，需要采用纖維素酶進(jìn)行處理，處理工序如下將竹原纖維 浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的纖維素酶溶液中I小時，pH值為5，溫度60°C,用清水洗凈后干燥。
竹原纖維經(jīng)纖維素酶處理后，纖維素將以更緊湊的方式(氫鍵)重新組織，纖維的 結(jié)晶度增加，因此竹原纖維的強度增加，強度為6. 5-7. 5cN/dteX，長度為30-50mm。
ES 纖維ES纖維選擇原料(PE/PP)，強度2. 8-3. 8cN/dtex，其中纖維表層(PE)熔點是130°C， 纖維芯層(PP)熔點為160°C，各種規(guī)格均可，本實施例采用的ES纖維的規(guī)格為2D*51mm。
2、開松混合按比例分別稱取竹原纖維和ES纖維，進(jìn)行開松混合處理。開松混合 流程為開松機(jī)(WL-GK-L-600) —給棉機(jī)(WL-J-500)。
3、梳理鋪網(wǎng)本實施例中采用梳理機(jī)(WL-GS-A-600)，輸出薄網(wǎng)單位面積質(zhì)量為20_30g/m2。
4、針刺流程為針刺機(jī)(WL-ZGS. Z-Y-800)—成卷機(jī)(WL-800)—針刺機(jī)(WL-ZGS. Z-Z-800) —成卷機(jī)(WL-800)，先采用低頻率預(yù)刺工藝，再用高頻主刺工藝加固，針刺深度 8. Smnin
5、模壓成型流程熱軋機(jī)(WL-GC-B-800)—成卷機(jī)(WL-800)，將混合好的竹原纖維和ES纖維放入模具中進(jìn)行熱壓成型，成型溫度130°C — 190°C，試樣預(yù)熱5-15min，先在 6MPa下保壓3-9min，在調(diào)至12MPa下保壓5_15min，取出試樣進(jìn)行拉伸強度的測試。
實施例2 :采用普通竹原纖維制備復(fù)合材料。
根據(jù)實施例1的制備方法將經(jīng)過纖維素酶處理的竹原纖維和ES纖維的重量百分比從0% :100%—60% :40%，竹原纖維的重量百分比以5%遞增制成若干個復(fù)合材料的試樣。 并分別對上述制備的試樣進(jìn)行對比測試分析。
同時，將未經(jīng)過酶處理的竹原纖維和ES纖維的重量百分比從0% :100%-60% 40%，竹原纖維的重量百分比以5%遞增制成若干個復(fù)合材料的試樣。作為與實施例2的對比例進(jìn)行對比分析如表I所示。
表1、采用未經(jīng)處理的竹原纖維與經(jīng)過酶處理的竹原纖維的對比。竹原纖維(重重ES纖維(重重百產(chǎn)品拉伸強度^^
權(quán)利要求
1.一種熱壓型竹原纖維增強復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括原料處理一開松混合一梳理鋪網(wǎng)一針刺一模壓成型，其中原料處理竹原纖維在進(jìn)行開松混合前，采用纖維素酶進(jìn)行處理，處理工序如下將竹原纖維浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的纖維素酶溶液中I小時，pH值為5，溫度60°C，用清水洗凈后干燥；竹原纖維經(jīng)纖維素酶處理后,強度為6. 5-7. 5cN/dtex,長度為30_50mm ；模壓成型將竹原纖維和ES纖維混合好后，放入模具中進(jìn)行熱壓成型，成型溫度130°C — 190°C， 成型時間為5-20分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱壓型竹原纖維增強復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述竹原纖維和ES纖維的混合比例為按重量百分比5% 95%—60% :40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種熱壓型竹原纖維增強復(fù)合材料的制備方法，其特征在于經(jīng)過纖維素酶處理后的竹原纖維和ES纖維的混合比例為按重量百分比30% :70%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱壓型竹原纖維增強復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述ES纖維選擇原料PE/PP，強度2. 8-3. 8cN/dtex,纖維表層PE熔點是130°C，纖維芯層PP熔點為160°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱壓型竹原纖維增強復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述竹原纖維的長度接近ES纖維，對于較長的竹原纖維進(jìn)行切斷處理，切斷長度為 50±5mmo
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱壓型竹原纖維增強復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述熱壓成型溫度為185°C，熱壓成型時間為lOmin。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱壓型竹原纖維增強復(fù)合材料的制備方法，其特征在于熱壓成型前，先預(yù)熱5-15min，然后在6MPa下保壓3_9min，再調(diào)至12MPa下保壓 5-15min，得到熱壓型竹原增強復(fù)合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熱壓型竹原纖維增強復(fù)合材料的制備方法，其特征在于在模壓成型工序前，將竹原纖維和ES纖維依次經(jīng)過開松混合、梳理鋪網(wǎng)、針刺處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種熱壓型竹原纖維增強復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述的開松混合按比例分別稱取竹原纖維和ES纖維，進(jìn)行開松混合處理，開松混合處理流程為開松機(jī)WL-GK-L-600—給棉機(jī)WL-J-500 ；所述的梳理鋪網(wǎng)采用梳理機(jī)WL-GS-A-600，輸出薄網(wǎng)單位面積質(zhì)量為20-30g/m2 ；所述的針刺流程針刺機(jī)WL-ZGS. Z-Y-800—成卷機(jī)WL-800—針刺機(jī)WL-ZGS. Z-Z-800—成卷機(jī)WL-800，先采用低頻率預(yù)刺工藝，再用高頻主刺工藝加固，針刺深度為.8.Smnin
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱壓型竹原纖維增強復(fù)合材料的制備方法，屬于復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于，包括原料處理—開松混合—梳理鋪網(wǎng)—針刺—模壓成型，其中原料處理竹原纖維在進(jìn)行開松混合前，需進(jìn)行纖維素酶處理，酶處理工序如下將竹原纖維浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的纖維素酶溶液中1小時，pH值為5，溫度60℃，用清水洗凈后干燥。模壓成型將混合好的竹原纖維和ES纖維放入模具中進(jìn)行熱壓成型，成型溫度130℃—190℃，先預(yù)熱5-15min，然后在6MPa下保壓3-9min，再調(diào)至12MPa下保壓5-15min，得到熱壓型竹原纖維增強復(fù)合材料。本發(fā)明生產(chǎn)成本低，制備的復(fù)合材料拉伸強度好。
文檔編號D04H1/4382GK102995296SQ20121055330
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者奚柏君 申請人:紹興文理學(xué)院