本发明涉及纤维增强树脂复合材料技术领域，具体为一种长竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着经济的发展、人口的增多，人们的生活起居产品需求逐渐增加，复合材料和木材用量也随之增加，从而使资源短缺愈演愈烈，同时环境污染形势也日渐严峻。为了更好的保护环境同时满足人们需求，绿色环保纤维增强复合材料成为研究的热点。我国是世界竹资源最丰富的国家，被誉为“竹子王国”。目前，全国自然竹林面积约为500多万公顷，每年可砍伐的毛竹达5亿-6亿根，年产竹材450多万吨。竹子生长速度快，一般3-5年就可砍伐使用。目前，利用竹子提取竹原纤维制备重组竹人造板或其他竹原纤维增强复合材料的研究层出不穷。
中国专利CN 103496024公开了一种重组竹板材生产工艺，其制备方法为：将竹片竹青、竹黄全部去除后制成竹薄片，然后脱糖、脱脂、干燥、分选，再对提取出的竹丝浸胶、沥干、成型前干燥，最后冷压成型。此生产工艺将竹片经去青、去黄处理，且制成竹薄片，工艺繁琐，且没有充分利用竹青处纤维优良的力学性能。中国专利CN 101607411A公开了一种竹纤维增强复合材料及其制造方法，其采用一定设备疏解竹片內弧表面和外弧表面以去除竹片竹青、竹黄，同时制成纵向不断的竹纤维交织成网状的定向纤维毡，再将纤维毡干燥、施胶、组坯、热压，此方法虽可制备强度较高的竹纤维复合材料，但由于制出的纤维较粗，纤维粗细不匀且交联不断，易造成树脂在纤维毡中分配不匀，从而造成强度不匀现象。中国专利CN 101642923A公布了一种竹长纤维复合材料的制造方法，其生产工艺为原料准备、浸胶、提取、温压、固化和后固化，其中原料准备中竹片经过了去青、去黄处理后再制成束状竹纤维，但复合材料静曲强度只有140-160MPa，强度较低。
综上所述，目前竹纤维复合材料普遍存在强度不高等缺陷，这是当前竹纤维复合材料产业继续解决的问题。
技术实现要素：
针对竹纤维复合材料力学性能不高的问题，本发明解决所述技术问题的技术方案是：提供一种长竹原纤维复合材料制备方法，用该方法制备的复合材料力学性能好，该制备方法为：
工艺流程是：竹原纤维提取→竹原纤维毡制备→树脂基体配制→涂胶→热压→后固化；其中，
所述的竹原纤维提取方法为：
(1)将竹片截断成一定长度，然后放入40-70g/L的NaOH溶液中常温浸泡24-30h，取出用清水冲洗干净，再用蒸煮容器沸煮1-3h；
(2)将煮好的竹片用道具从中间剖开，一分为二，取靠近竹青处的那部分竹片制作复合材料，靠近竹黄处的部分作其他用途；
(3)将竹青处部分竹片用压辊碾压成束状竹纤维，然后用锋利、稠密梳针在单向作用力下反复梳理成单纤维状，提取出单向竹纤维；
(4)用热水反复冲洗竹原纤维，去除竹纤维表面的杂质碎屑，再将纤维放入烘箱中烘干或自然晾干。
所述的竹原纤维毡制备方法为：
(1)根据复合材料尺寸将单向长竹原纤维沿宽度方向均匀排列，用缝纫机和涤纶线把竹原纤维缝成具有一定宽度的均匀单向纤维毡，纤维毡克重400-600g/m2。
(2)制作复合材料前将纤维毡80-90℃烘1-4h，然后放入干燥器中冷却并放入塑料袋中密封。
所述的树脂基体配制及其配方为：
不饱和聚酯树脂100份，固化剂过氧化苯甲酰二丁酯糊1-1.5份、促进剂二甲基苯胺苯乙烯溶液0.8-1.2份。三者混合搅拌均匀，抽真空5-10min，以去除树脂中的气泡。
所述的涂胶工艺，其具体操作方法为：
单向竹原纤维毡40-60份，不饱和聚酯树脂基体60-40份，将不饱和聚酯用刷子均匀的涂在每层竹纤维毡上，各层竹原纤维毡0°平行排列，制成单向纤维板坯。
所述的热压工艺，其具体操作方法为：
将涂好胶液的纤维板坯放至液压机中，先5-10MPa压强条件下冷压5-10min以使树脂均匀地渗透到纤维毡中；随后温度升至60-70℃，5-10MPa压20-30min；然后温度升至75-90℃，5-10MPa压90-120min；热压完成后，保压60-90min后即可取出复合材料。
所述的后固化工艺，其具体操作方法为：
将制备好的复合材料放置20-30h，然后放入80-100℃烘箱中烘1-3h，完成后固化。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)根据竹片从竹黄至竹青强度呈上升趋势的特点，优选力学性能较好的竹青处纤维制备复合材料，复合材料力学性能较好；(2)用缝纫机和涤纶线制备单向竹原纤维毡，实现了竹原纤维的均匀分散和成毡化，同时提高了单向纤维的取向度；(3)采用的树脂配方和复合材料制备工艺可制备出固化完全、力学性能较好的竹原纤维增强复合材料，操作简单。(4)本发明制备的长竹原纤维增强复合材料物理力学性能为：密度为1.1-1.3g/cm3，拉伸强度为200-285MPa，拉伸模量为12-16GPa，弯曲强度为250-360MPa，弯曲模量为22-27GPa，剪切强度为15-30MPa。(5)采用此发明制备的复合材料力学性能好，更好的发挥了竹原纤维的性能优势，可拓宽竹原纤维复合材料的应用领域，有广阔的发展空间。
具体实施方式：
下面给出本发明的具体实施例。这些实施例仅用于详细具体说明本发明的技术方案，并不限制本申请权利要求保护的范围。
实施例1
将竹片截断成一定长度，然后放入40g/L的NaOH溶液中常温浸泡28h，取出用清水冲洗干净，再用蒸煮容器沸煮1h。将煮好的竹片从中间剖开，一分为二，取靠近竹青处的那部分竹片制作复合材料。将竹青处部分竹片用压辊碾压成束状竹纤维，然后用锋利、稠密梳针在单向作用力下反复梳理成单纤维状，提取出单向竹纤维。用热水冲洗竹原纤维，以去除竹纤维表面的胶质及其他碎屑杂质，再将纤维放入烘箱中烘干。根据复合材料尺寸将单向长竹原纤维沿宽度方向均匀排列，用缝纫机和涤纶线把竹原纤维缝成具有一定宽度的均匀单向纤维毡，纤维 毡克重500g/m2。制作复合材料前将纤维毡80℃烘2h，然后放入干燥器中冷却并放入塑料袋中密封。配置树脂基体时，不饱和聚酯树脂100份，固化剂过氧化苯甲酰二丁酯糊1.2份、促进剂二甲基苯胺苯乙烯溶液0.8份，三者混合搅拌均匀，抽真空5min，以去除树脂中的气泡。涂胶时，单向竹原纤维毡40份，不饱和聚酯树脂基体60份，将不饱和聚酯用刷子均匀的涂在每层竹纤维毡上，各层竹原纤维毡0°平行排列，制成单向纤维板坯。将涂好胶液的纤维板坯放至液压机中，先7MPa压强条件下冷压8min以使树脂均匀地渗透到纤维毡中；随后温度升至65℃，5MPa压20min；然后温度升至80℃，5MPa压100min；热压完成后，保压60min后即可取出复合材料。将制备好的复合材料放置20h，然后放入80℃烘箱中烘3h，完成后固化。
经测试，本实例长竹原纤维增强复合材料物理力学性能为：密度为1.2g/cm3，拉伸强度为240MPa，拉伸模量为14GPa，弯曲强度为270MPa，弯曲模量为25GPa，剪切强度为23MPa。
实施例2
将竹片截断成一定长度，然后放入50g/L的NaOH溶液中常温浸泡26h，取出用清水反复冲洗干净，再用蒸煮容器沸煮2h。将煮好的竹片从中间剖开，一分为二，取靠近竹青处的那部分竹片制作复合材料。将竹青处部分竹片用压辊碾压成束状竹纤维，然后用锋利、稠密梳针在单向作用力下反复梳理成单纤维状，提取出单向竹纤维。用热水冲洗竹原纤维，以去除竹纤维表面的胶质及其他碎屑杂质，再将纤维放入烘箱中烘干。根据复合材料尺寸将单向长竹原纤维沿宽度方向均匀排列，用缝纫机和涤纶线把竹原纤维缝成具有一定宽度的均匀单向纤维毡，纤维毡克重450g/m2。制作复合材料前将纤维毡90℃烘3h，然后放入干燥器中冷却并放入塑料袋中密封。配置树脂基体时，不饱和聚酯树脂100份，固化剂过氧化苯甲酰二丁酯糊1.5份、促进剂二甲基苯胺苯乙烯溶液1.2份，三者混合搅拌均匀，抽真空10min，以去除树脂中的气泡。涂胶时，单向竹原纤维毡55份，不饱和聚酯树脂基体45份，将不饱和聚酯用刷子均匀的涂在每层竹纤维毡上，各层竹原纤维毡0°平行排列，制成单向纤维板坯。将涂好胶液的纤维板坯放至液压机中，先10MPa压强条件下冷压5min以使树脂均匀地渗透到纤维毡中；随后温度升至70℃，7MPa压30min；然后温度升至90℃，7MPa压90min；热 压完成后，保压80min后即可取出复合材料。将制备好的复合材料放置24h，然后放入90℃烘箱中烘2h，完成后固化。
经测试，本实例长竹原纤维增强复合材料物理力学性能为：密度为1.3g/cm3，拉伸强度为260MPa，拉伸模量为15GPa，弯曲强度为300MPa，弯曲模量为27GPa，剪切强度为25MPa。