本发明涉及一种新型人造板制造技术领域，尤指一种轻质纤维复合材料的强化方法。
背景技术：
在保证复合材料物理力学性能前提下进一步减轻重量是工业界对材料性能和成本的重要需求之一。尤其在汽车、高铁等乘运行业，轻量、舒适和环保是发展的主要趋势。目前利用玻璃纤维与合成纤维织毡制备的GMT(glass mat reinforced thermoplastics)材料在汽车内饰行业应用最为常见，随着环保意识的增强以及对成本的考虑，近年来利用天然植物纤维替代玻璃纤维，国内外已有大量文献和专利对麻纤维增强复合材料的研究和应用进行了报道，麻纤维与合成纤维的比例约在(40～65):(35～60)，而且根据不同用途需求，为满足一定的力学性能，复合材料产品密度一般超过0.8g/cm3，而低于0.5g/cm3的产品通常只作装饰材料。其他如木纤维、竹纤维、棉纤维、农作物秸秆纤维等具有较高长径比的天然、环保植物纤维，在无纺织毡制备中还未得到广泛的利用。
同时，家具、装修常用的木基纤维板，其物理力学性能与其密度有着极其密切的关系。当产品密度低于0.4g/cm3时，其性能也只能满足装饰性能需求。
发泡是降低材料密度的一个重要手段。采用聚合物发泡制备轻质材料的研究已有较长的历史，如国内汽车内饰生产厂家生产的顶蓬用基材材料多数为酚醛树脂毡、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)和聚氨酯发泡材料、聚氨酯发泡材料等，这些材料虽具有吸音、隔热和减震等优良特性， 但通常不能承受较大的外力。在降低密度同时满足强度需求，是人造板行业甚至复合材料行业均需突破的重要技术难题。
技术实现要素：
本发明的主要目的是提供一种轻质纤维复合材料的强化方法，利用本方法制备的纤维复合材料具有较低的密度和良好的力学性能。
为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：
一种轻质纤维复合材料的强化方法，其方法步骤如下：
1)取植物纤维碎料，并进行预处理，得到植物纤维原料；
2)经组坯和加热硬化制成坯料，其中，组坯时，将施胶后的混合纤维在成型框中进行定量均匀铺装；或植物纤维和合成纤维混合采用气流铺装针刺成型；
3)再将坯料进行浸渍可发泡制剂、高温定型和表面再加工的工艺处理过程，制成平板或异型复合材料；其中，所述的浸渍可发泡制剂是根据产品设计要求定量配出可发泡制剂，浸渍时使发泡制剂渗透入坯料内部；该可发泡制剂至少包括有可发泡酚醛树脂、发泡剂和表面活性剂，还可添加固化剂、改性剂和阻燃剂中的一种或多种。
所述轻质纤维复合材料的强化方法中，所述的可发泡酚醛树脂、发泡剂、表面活性剂、固化剂、改性剂和阻燃剂的添加比例为100:(1～10):(1～5):(0～3):(0～20):(0～15)。
所述轻质纤维复合材料的强化方法中，所述的发泡剂为正戊烷、正己烷和/或发泡剂H；所述的表面活性剂为吐温-80、十二烷基苯磺酸钠和/或硅氧烷；所述的固化剂为对甲苯磺酸、二甲苯磺酸和/或草酸；所述的改性剂为异氰酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇和/或聚乙二醇；所述的阻燃剂为有机或无机磷氮系阻燃剂。
所述轻质纤维复合材料的强化方法步骤2)中，所述植物纤维原料在搅拌过程中施加粘合剂，具体为：搅拌过程中对植物纤维表面均匀喷加酚醛胶粘剂、三聚氰胺改性脲醛胶粘剂、聚醋酸乙烯酯或聚乙烯醇液体胶粘剂，施加量8～20％。
所述轻质纤维复合材料的强化方法步骤2)中，所述植物纤维原料中混合聚丙烯纤维、聚乙烯纤维或聚乳酸纤维，混合比例为(70～90):(10～30)。
所述轻质纤维复合材料的强化方法中，还至少具有如下特征之一：
①所述方法步骤2)中的加热硬化过程，是将铺装后的纤维松散坯料，利用定厚规、夹具或压板来控制松散坯料直至达到密度为0.1～0.3g/cm3的预制品，再送入烘箱或热压机加热设备中进一步处理，加热温度为80～170℃，加热时间为1～5min/mm；
②所述方法步骤3)中的高温定型过程是：将浸渍坯料定量铺装在平压垫板或异型模具内，在模具上施加0.3～1.0MPa的压力，将板坯压制到密度0.15～0.65g/cm3的半成品；其中，所述的高温温度为80～180℃，定型时间为1～10min/mm。
所述轻质纤维复合材料的强化方法中，所述的植物纤维至少是麻、木材、竹材、棉秆和秸秆纤维中的一种；植物纤维的碎料通过预处理后制备成长度为5～50mm、直径为0.05～2mm、含水率为2～6％的纤维束形态。
所述轻质纤维复合材料的强化方法步骤3)中，坯料浸渍时，将该坯料在常压下或通过减压和加压方式，分上、下表面浸渍到定量的胶粘剂溶液中，通过挤压方式使胶液均匀分散。
所述轻质纤维复合材料的强化方法中，所述的表面再加工是对半成品进行表面处理后进行贴面加工，贴面材料为单板、浸渍纸、塑料膜或纺织 布料。
所述轻质纤维复合材料的强化方法中，所述的预处理至少包括软化和搓磨处理，或进一步进行烘干和/或筛分处理。
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
1)称取90kg竹纤维和10kg聚乙烯纤维，将该两种料均匀混合后进行开松、梳理、纵横向交叉铺网，再经过上、下针刺成毡，得到密度为0.12g/cm3且厚度为30mm的竹纤维/聚乙烯纤维复合毡；将该复合毡放入140℃热压机中压制成厚度为20mm的坯料后备用；
2)将酚醛胶粘剂和正己烷、吐温-80按质量100:5:3的比例高速混合后，再加入5％多异氰酸酯搅拌均匀，将坯料常压浸渍到同坯料重量的胶粘剂溶液中，通过挤压方式使胶液均匀分散；组坯放入温度为140℃～150℃的模压机进行固化成型，取出后冷却裁剪，制备得到轻质复合板材。
本实施例得到的轻质纤维复合材料最终密度为0.35g/cm3，静曲强度16MPa，内结合强度0.2MPa，24小时吸收厚度膨胀率<2％。
实施例2
1)称取90kg木纤维和10kg EVA乳液，将EVA乳液加定量水降低粘度后，在拌胶机中均匀喷洒在木纤维表面，随后利用铺装设备在成型框中均匀铺装，预压到密度0.15g/cm3厚度30mm的软坯；将该坯料在100℃烘箱中干燥2小时后取出备用；
2)酚醛胶粘剂和正己烷、吐温-80按质量100:6:5的比例高速混合后，再加入5％水性异氰酸酯搅拌均匀，将坯料分上下表面常压浸渍到等重量的胶粘剂溶液中，通过挤压方式使胶液均匀分散；组坯放入温度为120℃～130℃的热压机进行热压固化成型，取出后冷却裁剪，制备得到 轻质复合板材。
本实施例得到的复合材料最终密度0.40g/cm3，静曲强度20MPa，内结合强度0.5MPa，24小时吸收厚度膨胀率<3％。
实施例3
按照下面的重量称取原料(kg)：
1)称取阻燃木纤维90kg，三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂10kg，将胶粘剂喷洒在木纤维表面后铺装，120℃热压机定型坯料密度0.20g/cm3；
2)酚醛胶粘剂和正戊烷、十二烷基苯磺酸钠按质量100:4:3的比例高速混合后，再加入5％水性异氰酸酯和6％三羟甲基氧化膦搅拌均匀，将坯料分上下表面加压浸渍到等重量的胶粘剂溶液中；组坯放入温度为130℃～150℃的热压机进行热压固化成型。
本实施例得到的复合材料最终密度0.34g/cm3，静曲强度18MPa，内结合强度0.2 5MPa，24小时吸收厚度膨胀率<6％，氧指数32％。
实施例4
1)称取80kg木纤维和20kg聚丙烯纤维，将该两种料均匀混合后进行开松、梳理、纵横向交叉铺网，再经过上、下针刺成毡，得到密度为0.15g/cm3且厚度为20mm的木纤维/聚丙烯纤维复合毡；将该复合毡放入170℃热压机中压制成厚度为15mm的坯料后备用；
3)将酚醛胶粘剂和正己烷、吐温-80按质量100:8:2的比例高速混合后，再加入2％多异氰酸酯搅拌均匀，将坯料减压浸渍到同坯料重量的胶粘剂溶液中，通过挤压方式使胶液均匀分散；组坯放入温度为140℃～150℃的模压机进行固化成型，取出后冷却裁剪，制备得到轻质复合板材。
本实施例得到的轻质纤维复合材料最终密度为0.40g/cm3，静曲强度18MPa，内结合强度0.3MPa，24小时吸收厚度膨胀率<2％。
实施例5
1)称取90kg回收麻纤维和10kg聚丙烯纤维，将该两种料均匀混合后进行开松、梳理、纵横向交叉铺网，再经过上、下针刺成毡，得到密度为0.12g/cm3且厚度为40mm的麻纤维/聚丙烯纤维复合毡；将该复合毡放入170℃热压机中压制成厚度为35mm的坯料后备用；
3)酚醛胶粘剂和正戊烷、十二烷基苯磺酸钠按质量100:4:2的比例高速混合后，再加入4％水性异氰酸酯和6％三羟甲基氧化膦搅拌均匀，将坯料分上下表面加压浸渍到1.5倍重量的胶粘剂溶液中；组坯放入温度为130℃～150℃的热压机进行热压固化成型。
本实施例得到的轻质纤维复合材料最终密度为0.41g/cm3，24小时吸收厚度膨胀率<2％，24小时吸水率<2％，静曲强度>10MPa。
实施例6
1)称取92kg竹纤维和8kg PVA(聚乙烯醇)溶液，将PVA溶液在拌胶机中均匀喷洒在木纤维表面，随后利用铺装设备在成型框中均匀铺装，预压到密度0.15g/cm3厚度40mm的软坯；将该坯料在110℃烘箱中干燥3h后取出备用；
2)酚醛胶粘剂和正己烷、十二烷基苯磺酸钠按质量100:5:5的比例高速混合后，再加入6％水性异氰酸酯搅拌均匀，将坯料分上下表面减压浸渍到等重量的胶粘剂溶液中，通过平面挤压方式使胶液均匀分散；组坯放入温度为130℃～140℃的热压机进行热压固化成型，取出后冷却裁剪，制备得到轻质复合板材。
本实施例得到的复合材料最终密度0.30g/cm3，静曲强度>12MPa，内结合强度>0.2MPa，24小时吸收厚度膨胀率<3％。
上述各实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含应视为例示性，而非用以限制本发明申请专利的保护范围。