专利名称：剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的片状层压制备方法
技术领域：
本发明属于剑麻纤维(SF)/热塑性树脂基复合材料的制备方法。
曾汉民和杨桂成等人采用剑麻纤维作为纤维原料，采用热塑性树脂PVC作为树脂基体，纤维丝束或编织布经预处理、丝束切短后，短纤维或编织布与定量的树脂基体原料混合，干燥后，在一定温度、压力条件下热压成型，得到剑麻纤维增强热塑性树脂复合材料，此发明方法工艺简单，污染小，产品纤维含量可控制在10％～65％，产品比重小，具有较高的比强度和比模量。
周兴平等人采用注塑成型方法制备PP/PMMA接枝剑麻纤维复合材料，此工艺要先将PMMA接枝的SF分别和PP按一定的质量比在双辊筒炼塑机上在一定温度下充分混炼一段时间，然后将片状混合物破碎后注塑成型，注塑机的简体温度有严格要求。
弭永利等人将竹子加工成竹纤维，将竹纤维与聚丙烯混合均匀，加热后得到以竹纤维加强的聚丙烯合成材料。此发明工艺仅仅适用于制备中等强度的材料。
本发明方法用于制备剑麻纤维增强聚丙烯复合材料，由原料剑麻纤维经预处理后制成纤维毡，热压定型，然后选取一定数量的剑麻纤维毡隔层夹入PP无纺布或PP薄膜，在一定温度、压力条件下热压成型；或把PP纤维(PP粉料)直接与SF混合，制成纤维毡后热压成型，具体工艺过程如下1.PP无纺布或薄膜作为树脂基体制备剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的步骤1)纤维原料的制备将原料剑麻纤维切短成5～30mm长的短纤维，采用预处理方法处理后，置于70℃～100℃的烘箱中干燥，收藏备用。
2)剑麻纤维毡的制备将浓度为1％～5％(质量百分比)的PVA水溶液和短切SF搅拌均匀后制成纤维毡，然后置于油压机上加压定型，调节油压机温度为90℃～120℃，压力为0.5～2.5MPa。制得的剑麻纤维毡中PVA含量为1％～3％。
3)复合材料板材的制备选取若干块剑麻纤维毡，隔层夹入等量的PP无纺布或薄膜，在油压机上加压成型，成型温度为165℃～180℃，压力为1～5MPa。所选取的PP含量为30％～60％。剑麻纤维的预处理包括含氟防水剂处理和硅烷偶联剂处理。处理前的剑麻纤维简称SF。
纤维原料的预处理1)防水剂处理法将原料SF用含氟的防水剂浸泡1～10分钟，取出晾干，于80℃～100℃烘干后得到F-SF原料。
2)硅烷偶联剂处理法将原料SF浸泡于2％～4％的KH-550硅烷乙醇溶液中1～10分钟，取出晾干，于90℃～100℃烘箱中烘1～6小时，得到KH-SF原料。
2.采用PP粉作为树脂基体制备剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的步骤采用PP粉作为树脂基体与采用PP无纺布作为树脂基体工艺的不同之处是将30％～60％的PP粉直接倒入PVA水溶液中搅拌1～2分钟，然后与SF混合均匀后铺毡，选取5～9块剑麻纤维毡叠加模压成板。其他工艺同上。
3.采用PP纤维作为树脂基体制备剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的步骤采用PP纤维作为树脂基体与采用PP无纺布作为树脂基体工艺的不同之处是将长度为2～30mm的PP纤维与长5～30mm的SF混合均匀后铺毡，选取5～9块剑麻纤维毡模压成板。其他工艺同上。
本发明方法采用资源丰富、价格低廉，而且具有纤维长、质地坚韧、富于弹性、拉力强、耐摩擦、耐酸碱、耐海水腐蚀以及耐低温等优良特性的剑麻纤维作为原料，与PP纤维、粉料及其无纺布经片状模压成型工艺制备出剑麻短纤维增强热塑性树脂复合材料，产品的纤维重量含量可控制在40％～70％，产品复合材料具有较高的比强度和比模量。本方法在加工过程中可避免剑麻纤维受损，且剑麻纤维长，从而提高复合材料综合性能，特别适用于制备大型复杂形状的制品。
实施例5-7将原料剑麻纤维分别切短成10mm、20mm和30mm，用含氟的防水剂浸泡1分钟，取出晾干，于80℃烘干后得到F-SF原料。将浓度为5％(质量百分比)的PVA水溶液和PP粉料搅拌均匀后倒入F-SF中混合，铺毡，然后置于油压机上加压定型，调节油压机温度为120℃，压力为2MPa。选取5块剑麻纤维毡叠层后置于油压机上加压成型，成型温度为175℃，压力为4MPa。所选取的PP含量分别为30％和50％。
实施例8-9将原料剑麻纤维分别切短成20mm和30mm，浸泡于2.5％的KH-550硅烷乙醇溶液中1分钟，取出晾干，于100℃烘箱中烘4小时，得到KH-SF原料。将浓度为4％(质量百分比)的PVA水溶液和PP粉料搅拌均匀后倒入F-SF中混合，铺毡，然后置于油压机上加压定型，调节油压机温度为110℃，压力为2MPa。选取5块剑麻纤维毡叠层后置于油压机上加压成型，成型温度为180℃，压力为3.5MPa。所选取的PP含量分别为30％和50％。
表1为短剑麻纤维增强PP复合材料的组成及其性能数据。
表1短剑麻纤维增强PP复合材料的组成及其性能
注ak(KJ/m2)代表冲击强度，Ef(GPa)代表弯曲模量，Sf(MPa)代表弯曲强度
权利要求
1.一种剑麻纤维/聚丙烯复合材料的制备方法，其特征是具体步骤如下(1)纤维原料的制备将原料剑麻纤维切短成5～30mm长的短纤维，采用预处理方法处理后，置于70℃～100℃的烘箱中干燥，收藏备用；(2)剑麻纤维毡的制备将质量百分比浓度为1％～5％的PVA水溶液和短切的剑麻纤维搅拌均匀后制成纤维毡，然后置于油压机上加压定型，调节油压机温度为90℃～120℃，压力为0.5～2.5MPa，剑麻纤维毡中PVA含量为1％～3％，剑麻纤维毡的规格为250～500g/m2；(3)复合材料板材的制备选取若干块剑麻纤维毡，隔层夹入等量的PP无纺布或PP薄膜，在油压机上加压成型，成型温度为165℃～180℃，压力为1～5MPa，复合材料中PP含量为30％～60％。
2.一种如权利要求1所述方法，其特征在于在剑麻纤维毡的制备中，采用PP粉料作为树脂基体，将30％～60％的PP粉直接倒入PVA水溶液中搅拌1～2分钟，然后与剑麻纤维混合均匀后铺毡，毡的规格为250～500g/m2，选取5～9层剑麻纤维毡叠加模压成板。
3.一种如权利要求1所述方法，其特征在于在剑麻纤维毡的制备中，采用PP纤维作为树脂基体，将长度为2～30mm的PP纤维与长5～30mm的SF混合均匀后铺毡，毡的规格为250～500g/m2，选取5～9层剑麻纤维毡模压成板。
4.按照权利要求1所述方法，其特征在于对原料剑麻纤维进行预处理的过程如下将原料SF用含氟的防水剂浸泡1～10分钟，取出晾干，于80℃～100℃烘干后得到F-SF原料。
全文摘要
本发明方法采用剑麻纤维作为纤维原料，热塑性树脂PP的无纺布、薄膜、粉料及其纤维作为树脂基体。由原料剑麻纤维经预处理后制成纤维毡，热压定型，选取一定数量的剑麻纤维毡隔层夹入PP无纺布或薄膜，在一定温度、压力条件下热压成型；或把PP纤维(PP粉料)直接与剑麻纤维混合，制成纤维毡后热压成型，得到剑麻纤维增强聚丙烯复合材料。本发明方法的优点是适用于制备大型复杂形状的制品，在加工过程中剑麻纤维不会受损，且产品中剑麻纤维较长，从而提高了产品的综合性能。
文档编号B29C70/12GK1470704SQ0312699
公开日2004年1月28日 申请日期2003年6月26日 优先权日2003年6月26日
发明者曾汉民, 杨桂成, 梁小波 申请人:中山大学