专利名称：一种热压型竹原纤维增强复合材料的制备方法
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，包括原料处理一开松混 合一梳理铺网一针刺一模压成型，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±5_。
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I小时，pH值为5，温度60°C，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130°C，纤维芯 层PP熔点为160°c。
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°C—190°C，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°C—— 190°C，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。
本发明的竹原纤维长度选择广泛，这里可以选择接近ES纤维的长度，可以获得很 好的产品质量。
以下结合具体实施方式
对本发明作进一步说明。
具体实施例方式实施例1:本发明的一种热压型竹原增强复合材料的制备方法，包括原料处理一开松混合一梳理 铺网一针刺一模压成型一复合材料。
1、原料处理竹原纤维竹原纤维在进行开松混合前，需要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I小时，pH值为5，温度60°C,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，强度为6. 5-7. 5cN/dteX，长度为30-50mm。
ES 纤维ES纤维选择原料(PE/PP)，强度2. 8-3. 8cN/dtex，其中纤维表层(PE)熔点是130°C， 纤维芯层(PP)熔点为160°C，各种规格均可，本实施例采用的ES纤维的规格为2D*51mm。
2、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)。
3、梳理铺网本实施例中采用梳理机(WL-GS-A-600)，输出薄网单位面积质量为20_30g/m2。
4、针刺流程为针刺机(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，针刺深度 8. Smnin
5、模压成型流程热轧机(WL-GC-B-800)—成卷机(WL-800)，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°C — 190°C，试样预热5-15min，先在 6MPa下保压3-9min，在调至12MPa下保压5_15min，取出试样进行拉伸强度的测试。
实施例2 :采用普通竹原纤维制备复合材料。
根据实施例1的制备方法将经过纤维素酶处理的竹原纤维和ES纤维的重量百分比从0% :100%—60% :40%，竹原纤维的重量百分比以5%递增制成若干个复合材料的试样。 并分别对上述制备的试样进行对比测试分析。
同时，将未经过酶处理的竹原纤维和ES纤维的重量百分比从0% :100%-60% 40%，竹原纤维的重量百分比以5%递增制成若干个复合材料的试样。作为与实施例2的对比例进行对比分析如表I所示。
表1、采用未经处理的竹原纤维与经过酶处理的竹原纤维的对比。竹原纤维(重重ES纤维(重重百产品拉伸强度^^
权利要求
1.一种热压型竹原纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，包括原料处理一开松混合一梳理铺网一针刺一模压成型，其中原料处理竹原纤维在进行开松混合前，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I小时，pH值为5，温度60°C，用清水洗净后干燥；竹原纤维经纤维素酶处理后,强度为6. 5-7. 5cN/dtex,长度为30_50mm ；模压成型将竹原纤维和ES纤维混合好后，放入模具中进行热压成型，成型温度130°C — 190°C， 成型时间为5-20分钟。
2.根据权利要求1所述的一种热压型竹原纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于所述竹原纤维和ES纤维的混合比例为按重量百分比5% 95%—60% :40%。
3.根据权利要求2所述的一种热压型竹原纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于经过纤维素酶处理后的竹原纤维和ES纤维的混合比例为按重量百分比30% :70%。
4.根据权利要求1所述的一种热压型竹原纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于所述ES纤维选择原料PE/PP，强度2. 8-3. 8cN/dtex,纤维表层PE熔点是130°C，纤维芯层PP熔点为160°C。
5.根据权利要求1所述的一种热压型竹原纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于所述竹原纤维的长度接近ES纤维，对于较长的竹原纤维进行切断处理，切断长度为 50±5mmo
6.根据权利要求1所述的一种热压型竹原纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于所述热压成型温度为185°C，热压成型时间为lOmin。
7.根据权利要求1所述的一种热压型竹原纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于热压成型前，先预热5-15min，然后在6MPa下保压3_9min，再调至12MPa下保压 5-15min，得到热压型竹原增强复合材料。
8.根据权利要求1所述的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。
9.根据权利要求8所述的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，开松混合处理流程为开松机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 ；所述的针刺流程针刺机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，针刺深度为.8.Smnin
全文摘要
本发明公开了一种热压型竹原纤维增强复合材料的制备方法，属于复合材料制备技术领域，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，其中原料处理竹原纤维在进行开松混合前，需进行纤维素酶处理，酶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。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。本发明生产成本低，制备的复合材料拉伸强度好。
文档编号D04H1/4382GK102995296SQ20121055330
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者奚柏君 申请人:绍兴文理学院