专利名称：一种短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法，属于纤维增强 塑料材料技术领域。
背景技术：
天然植物纤维增强热塑性塑料因为具有可循环使用和可反复加工塑形的特点被 归类为绿色复合材料。植物纤维的纤维素含量高、强度大；热塑性塑料力学性能好，耐腐蚀， 隔音性能好，能量吸收能力好，耐冲击，无脆性断裂，最主要是具有可重复加工和使用的特 点。通常，使用短纤维增强热塑性塑料的复合材料往往不能达到较高的力学要求，所以采用 植物纤维加捻纺制成短纤纱织造织物来增强热塑性塑料，这样可以极大地提高复合材料的 力学性能，拓宽材料的应用范围，达到更高的性能要求，也是绿色复合材料研究的一个主要 方向。但是，短纤纱是纤维通过加捻纺制而成的，尤其是增强复合材料所采用的纱线通 常对力学要求较高，所以纱线捻度也较大，这样纱线中的纤维就紧密地抱合缠绕挤压，纤维 间的间隙很小，而热塑性塑料的熔融流变性能较差，熔体粘度较大，综合以上原因，短纤纱 织物增强热塑性塑料就存在塑料聚合物很难浸润到织物的纱线内部的问题，而仅包覆在织 物的纱线表面上，这会严重影响复合材料的力学性能，因为基体向增强纤维传递应力的媒 介和传递体减少了，从而影响复合材料受力时的能量吸收和损坏模式。目前短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的加工方法主要包括铺层热压和混 织。申请号为201010505660. 7的中国专利采用三维正交机织麻织物作为预制件，将预制 件织物与聚丙烯膜铺层热压，所制备的复合材料同样存在聚丙烯聚集在织物和纱线表面， 浸润不完全的问题，将复合材料切开后观察其内部纱线还存在未被浸润部分；申请号为 200710150837. 4的中国专利将亚麻纱与聚丙烯长丝并股共织成针织物预制件，利用常规热 压复合成型方法直接热压复合固化成型为复合材料；申请号为200910309019. 3的中国专 利将聚丙烯撕裂膜长带梳理成长丝线，再将亚麻绳和聚丙烯丝线编织成片，覆盖钢板后热 压，制作麻纤维/聚丙烯纤维复合板材，以上这几种加工方法，也都不能解决热塑性塑料熔 融后无法浸润到织物内部和纱线内部的问题，这将严重影响复合材料的力学性能。本发明提供的一种短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法，可以解决热 塑性塑料较难浸润短纤纱织物这一问题，其特点是使用热塑性塑料的有机溶液浸润短纤纱 织物，使塑料以小颗粒的形式均勻地分布在织物和纱线中，然后该织物再和树脂热压成复 合材料。这一方法不仅使得树脂充分均勻浸润增强体内部，而且避免了对纤维素纤维化学 处理造成的力学性能降低的可能性。该种制备方法操作简单方便，效率高，对短纤纱织物增 强热塑性塑料复合材料成型方法的研究非常具有实际意义和应用价值，是绿色复合材料的 制备研究方面一个非常有意义的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法，不但可 使树脂充分均勻浸润增强体内部，而且能避免对纤维素纤维化学处理造成的力学性能降低。为了达到上述目的，本发明提供了一种短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生 产方法，其特征在于，先将短纤纱织物浸入热塑性塑料的溶液中，取出后脱溶剂得到渗入树 脂的短纤纱织物，再将渗入树脂的短纤纱织物与热塑性塑料复合在一起。优选地，所述的热塑性塑料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚丙烯(PP)，聚乙烯 (PE)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚碳酸酯(PC)。优选地，用于溶解聚对苯二甲酸乙二醇酯的溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯、四氢呋 喃、丙酮或丁酮。用于溶解聚丙烯的溶剂为二甲苯、环己烷、十氢化萘或四氢化萘。用于溶 解聚乙烯的有机溶剂为甲苯、二甲苯、三氯乙烯、四氢萘、十氢萘、乙酸戊酯或石油醚。用于 溶解聚对苯二甲酸丁二醇酯的溶剂为邻甲酚、邻氯苯酚、苯酚与四氯乙烷的混合物(质量比 优选为1:1)。用于溶解聚碳酸酯的溶剂为二氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯或四氢呋喃。优选地，所述的热塑性塑料的溶液中热塑性塑料的质量浓度为1%_7%。优选地，短纤纱织物浸入热塑性塑料的溶液中的时间为3-30分钟。优选地，在短纤纱织物浸入热塑性塑料的溶液的过程中，同时进行超声处理，以加 速渗透。所述超声处理的超声频率为12-45KHZ，时间为2-15分钟。优选地，所述的脱溶剂的方法为加热，进一步地，所述的脱溶剂的方法为真空加 热。优选地，所述的渗入树脂的短纤纱织物与热塑性塑料的复合方法为热压。所述的短纤纱织物可为采用棉、毛、麻、丝(绢)和化纤切断的纤维经纺纱制得的纱 线所织造的织物。本发明使用热塑性塑料溶液浸润短纤纱织物，可以在短时间内使热塑性塑料浸入 到短纤纱织物的纱线中并均勻分散，以此解决了短纤纱中纤维紧密抱合，纤维间空隙小以 及热塑性塑料的熔融流动性较差而不能进入织物和纱线内部的问题，从而很大程度地提高 了热塑性塑料对短纤纱织物的浸润度，提高了两者间的界面面积，应用在复合材料中可以 明显地改善复合材料的力学性能。本发明中溶解热塑性塑料的溶剂可采用抽滤的方法回收，操作方便，成本低廉，环 保清洁，操作简单，应用广泛，适用于各种短纤纱织物和热塑性塑料。
具体实施例方式下面结合实施例和对比例，进一步说明本发明。实施例1
短纤纱织物为三维正交苎麻机织物。经纱和纬纱细度是560tex，经密44根/10cm，纬 密40根/10cm，幅宽35cm，经纱3层，纬纱4层，织物厚度3mm，根据热压成型时所需要的 尺寸(30CmX30Cm)裁剪，并将织物放于烘箱中，105°C烘干6h，回潮率达到0. 9%。使用质量 浓度为3%的聚丙烯的二甲苯溶液将三维正交苎麻机织物完全浸没，20分钟后，取出浸有溶 液的织物，压去多余溶液，在温度105°C下保持3小时脱溶剂，得到渗入PP树脂的苎麻织物。然后间隔铺放该织物和PP膜，用平板硫化机热压，温度175°C，压力3MPa，时间
42min，然后调节温度到210°C，压力5MPa，时间％iin，冷却得到复合材料板。对比例1
短纤纱织物为三维正交苎麻机织物。经纱和纬纱细度是560tex，经密44根/10cm，纬 密40根/10cm，幅宽35cm，经纱3层，纬纱4层，织物厚度3mm，根据热压成型时所需要的 尺寸(30CmX30Cm)裁剪，并将织物放于烘箱中，105°C烘干6h，回潮率达到0. 9%。然后间隔铺放该织物和PP膜，用平板硫化机热压，温度175°C，压力3MPa，时间 2min，然后调节温度到210°C，压力5MPa，时间％iin，冷却得到复合材料板。
权利要求
1.一种短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法，其特征在于，先将短纤纱织 物浸入热塑性塑料的溶液中，取出后脱溶剂得到渗入树脂的短纤纱织物，再将渗入树脂的 短纤纱织物与热塑性塑料复合在一起。
2.如权利要求1所述的短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法，其特征在 于，所述的热塑性塑料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，用于溶解聚对苯二甲酸乙二醇酯的溶剂 为二氯甲烷、乙酸乙酯、四氢呋喃、丙酮或丁酮。
3.如权利要求1所述的短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法，其特征在 于，所述的热塑性塑料为聚丙烯，用于溶解聚丙烯的溶剂为二甲苯、环己烷、十氢化萘或四 氢化萘。
4.如权利要求1所述的短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法，其特征在 于，所述的热塑性塑料为聚乙烯，用于溶解聚乙烯的有机溶剂为甲苯、二甲苯、三氯乙烯、四 氢萘、十氢萘、乙酸戊酯或石油醚。
5.如权利要求1所述的短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法，其特征在 于，所述的热塑性塑料为聚对苯二甲酸丁二醇酯，用于溶解聚对苯二甲酸丁二醇酯的溶剂 为邻甲酚、邻氯苯酚或苯酚与四氯乙烷的混合物。
6.如权利要求1所述的短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法，其特征在 于，所述的热塑性塑料为聚碳酸酯，用于溶解聚碳酸酯的溶剂为二氯甲烷、四氯化碳、三氯 乙烯或四氢呋喃。
7.如权利要求1所述的短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法，其特征在 于，所述的热塑性塑料的溶液中热塑性塑料的质量浓度为1%_7%。
8.如权利要求1所述的短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法，其特征在 于，在短纤纱织物浸入热塑性塑料的溶液的过程中，同时进行超声处理。
9.如权利要求1所述的短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法，其特征在 于，所述的脱溶剂的方法为加热。
10.如权利要求1所述的短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法，其特征在 于，所述的渗入树脂的短纤纱织物与热塑性塑料的复合方法为热压。
全文摘要
本发明提供了一种短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的生产方法，其特征在于，先将短纤纱织物浸入热塑性塑料的溶液中，取出后脱溶剂得到渗入树脂的短纤纱织物，再将渗入树脂的短纤纱织物与热塑性塑料复合在一起。本发明可以在短时间内使热塑性塑料浸入到短纤纱织物的纱线中并均匀分散，应用在复合材料中可以明显地改善复合材料的力学性能。
文档编号C08L23/12GK102092136SQ201010597719
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者周琬婷, 房晓萌, 王颖, 章倩, 章悦庭, 邱夷平, 邱莹丹, 陆春红 申请人:东华大学