一种植物纤维毡/树脂基复合材料的制备方法与流程

本发明属于纤维增强树脂基复合材料制造技术，涉及一种植物纤维毡/树脂基复合材料的制备方法。

背景技术：

传统的纤维增强复合材料的增强体是由聚丙烯纤维、玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维或碳纤维等化学纤维组成的，它们一般都存在着耗能大、造价高、易污染环境等问题。因此，利用天然生物质可再生资源开发环境友好绿色复合材料成为当前世界各国关注和研究的热点之一，与化学纤维相比，各种天然植物纤维具有来源丰富、价格低廉、可再生、可降解等优点，且比重较小，比强度、比刚度均较高，因而倍受材料界的关注。

天然植物纤维复合材料(naturalfiberreinforcedcomposites)是利用天然可再生植物纤维与树脂基体复合而成的一种新型复合材料，其同样具有优良的性能，这为树脂基复合材料的研究应用开辟了新的途径，也成为复合材料研究领域的一朵奇葩。随着原料可持续发展这个主题的延伸，绿色环保材料已成为新时期国际高技术新材料研究中的一个新领域，天然植物纤维在复合材料领域中扮演着越来越重要的角色，开发利用天然植物纤维复合材料增强体，不仅扩大天然植物纤维利用范围，同时对促进可持续绿色高新技术产业及新材料科学的发展有着极其重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种植物纤维毡/树脂基复合材料的制备方法，以减少环境污染和节约能源；对绿色复合材料的开发应用及资源的可循环再生有着极其重要的意义。

本发明的技术方案是：一种植物纤维毡/树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将植物纤维制成厚度为1-30mm的纤维毡，获得植物纤维毡；

2)将步骤1）中的植物纤维毡密封在单面模具上，或者将步骤1）中的植物纤维毡铺放在闭合模具中；

3)配制液态树脂；对步骤2）中植物纤维毡所在的密封空间抽真空1-45min后，在继续抽真空的同时将配制好的液态树脂注入所述密封空间内，使得液态树脂完全浸透植物纤维毡；

4)固化成型，脱模，获得植物纤维毡/树脂基复合材料。

采用这样的方法，边抽真空边注入液态树脂，可使得树脂均匀地浸透在植物纤维毡表面及内部间隙处，成型后，获得整块的植物纤维毡/树脂基复合材料；由于树脂主要分布于植物纤维毡所在位置，获得韧性和强度性能优良的复合材料。

优选地，所述植物纤维毡的厚度为1-5mm。

所述单面模具为金属板。

进一步地，步骤1）中，所述植物纤维包括苎麻、剑麻、黄麻、亚麻、青麻、大麻、罗布麻和槿麻中的一种或多种。

进一步地，步骤2）中，还包括铺放蒙皮的步骤，即在植物纤维毡上表面和/下表面铺放蒙皮。

进一步地，所述蒙皮由纤维编织而成。

进一步地，用于制造蒙皮的纤维包括苎麻、剑麻、黄麻、亚麻、青麻、大麻、罗布麻、玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维中的一种或多种。

浸透在蒙皮内的树脂和浸透在植物纤维毡内的树脂固化后，各处树脂形成连续相，复合材料中，蒙皮层和植物纤维毡层被很好地连接在一起，蒙皮可起到增强作用，使得植物纤维毡/树脂复合材料受力性能更好；另外，使用过程中，蒙皮不易脱落且可对植物纤维毡部位产生保护作用。

进一步地，步骤3）中，所述树脂包括环氧树脂、不饱和聚酯、乙烯基树脂、酚醛树脂、双马树脂和聚酰亚胺树脂中的一种。

进一步地，步骤3）中，注入液态树脂前，抽真空的时间为10-30min。

进一步地，步骤4）中，固化成型为常温固化成型。

进一步地，步骤4）中，固化成型为加热固化成型，即升温到50-130℃，然后保温0.5-5h，固化成型。

优选地，步骤4）中，固化成型为加热固化成型，即先升温到50-100℃，保温0.5-2h，然后升温到100-130℃，保温1.5-3h，固化成型。分段保温，固化成型，可防止树脂间反应速率过快，降低缺陷产生概率，保证复合材料质量。

一种植物纤维毡/树脂基复合材料，由如上所述的制备方法制成。

本发明的有益效果如下：

1）本发明制得植物纤维毡/树脂基复合材料，树脂主要分布在植物纤维毡内的间隙处，整体性强，韧性好。

2）使用的增强材料是天然绿色植物纤维，植物纤维具有来源丰富、价格低廉、可再生、可降解等优点，可以有效的节约资源和减少环境污染。

3）将植物纤维制备成预制体，避免了传统复合材料成型中的增强纤维的预定型和繁杂的铺放过程。

附图说明

图1是本发明的一种植物纤维毡/树脂基复合材料的剖面图。

图中，1-植物纤维毡层；2-蒙皮层。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

裁剪一块厚度1mm、面积200×200mm的黄麻毡，两块200×200mm的玻璃纤维布，在黄麻毡的上下表面各铺放一层玻璃布，然后将其用真空袋将其密封在一块涂抹了脱模剂的铝板上，封真空的同时需要连接进胶管和抽真空系统。

调配500g环氧3209树脂，抽真空20分钟，然后将进胶管放入树脂中，开始抽真空注胶，当树脂完全浸透黄麻毡时，停止注胶。

将铝板放置在室温条件下8小时，树脂固化后，拆除真空袋得到植物纤维毡/树脂基复合材料板。

本实施例的植物纤维毡/树脂基复合材料板的剖面结构如图1所示，植物纤维毡层1主要由黄麻毡及浸透并固化在黄麻毡内的环氧3209树脂组成，蒙皮层2主要由玻璃纤维布及浸透并固化在玻璃纤维布内的环氧3209树脂组成。

实施例2：

裁剪一块厚度2mm、面积300×300mm的苎麻毡，两块300×300mm的苎麻布，在苎麻毡的上下表面各铺放一层苎麻织物，然后将其用真空袋将其密封在一块涂抹了脱模剂的铝板上，封真空的同时需要连接进胶管和抽真空系统。

调配600gdsm9001树脂，静置20min，然后将进胶管放入树脂中，开始抽真空注胶，当树脂完全浸透苎麻毡时，停止注胶。

将铝板放置在室温条件下8小时，树脂固化后，拆除真空袋得到植物纤维毡/树脂基复合材料板。

实施例3：

裁剪一块厚度1.5mm、面积200×300mm的亚麻毡，两块200×300mm的碳布，在亚麻毡的上下表面各铺放一层碳布，然后将其用真空袋将其密封在一块涂抹了脱模剂的铝板上，封真空的同时需要连接进胶管和抽真空系统。

调配600gd451乙烯基酯树脂，抽真空20分钟，然后将进胶管放入树脂中，开始抽真空注胶，当树脂完全浸透亚麻毡时，停止注胶。

将铝板放置在室温条件下8小时，树脂固化后，拆除真空袋得到植物纤维毡/树脂基复合材料板。

实施例4：

裁剪一块厚度3mm、面积210×330mm的亚麻毡，两块210×330mm的玻璃布，在rtm模具的阴阳模内表面涂抹脱模剂，将毡子和玻璃布铺放在rtm模具的阴模中，两块玻璃布作为蒙皮铺在亚麻毡的上下表面，然后将阴模和阳模合上封闭，将模具放入烘箱，然后连接注胶和抽真空系统。

调配1500g环氧3266树脂，然后将树脂倒入注胶罐中，抽真空30分钟，开启加压装置，开始注胶，出胶口反复3次出胶时，停止注胶。

开启烘箱，加热固化，模具温度达到90℃保温1小时，达到120℃保温2小时，然后关烘箱电源，冷却。

模具冷却至室温时，从烘箱中取出，冷却至30℃以下后，拆开模具得到植物纤维毡/树脂基复合材料板。

实施例5：

裁剪一块厚度2mm、面积200×150mm的黄麻毡，两块200×150mm的碳布，在rtm模具的阴阳模内表面涂抹脱模剂，将黄麻毡和碳布铺放在rtm模具的阴模中，两块碳布作为蒙皮铺在毡子的上下表面，然后将阴模和阳模合上封闭，将模具放入烘箱，然后连接注胶和抽真空系统。

调配1500garotrand-1479树脂（美国），然后将树脂倒入注胶罐中，静置30分钟，开启加压装置，开始注胶，出胶口反复3次出胶时，停止注胶。

开启烘箱，加热固化，模具温度达到60℃保温2小时，然后关烘箱电源，冷却。

模具冷却至室温时，从烘箱中取出，冷却至30℃以下后，拆开模具得到植物纤维毡/树脂基复合材料板。

实施例6：

裁剪一块厚度2mm、面积240×330mm的大麻毡，两块240×330mm的苎麻布，在rtm模具的阴阳模内表面涂抹脱模剂，将大麻毡和苎麻布铺放在rtm模具的阴模中，两块苎麻布作为蒙皮铺在毡子的上下表面，然后将阴模和阳模合上封闭，将模具放入烘箱，然后连接注胶和抽真空系统。

调配1500gnorsodynei460树脂（法国），然后将树脂倒入注胶罐中，静置30分钟，开启加压装置，开始注胶，出胶口反复3次出胶时，停止注胶。

开启烘箱，加热固化，模具温度达到70℃保温2小时，然后关烘箱电源，冷却。

模具冷却至室温时，从烘箱中取出，冷却至30℃以下后，拆开模具得到植物纤维毡/树脂基复合材料板。