一种新型轻质结构材料及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种新型轻质结构材料及其制备方法与 应用。
【背景技术】
[0002] 目前，低碳和环保已经成为当前国际社会发展的趋势，欧洲、美国、日本等主要发 达国家和地区都出台了严格的政策和法规，鼓励和扶持"环境友好"材料和工业的发展，来 减少污染、保护环境，同时应对日益逼近的能源危机和资源约束，生物质的植物纤维来源于 自然界，可再生，可降解，充分利用植物纤维对保护环境和减少对石油资源的依赖就有非常 重要的意义。
[0003] 专利号为ZL200410041912. X的中国专利文献，公开了一种环保型热塑性天然棕 麻纤维汽车内饰件复合基材，其由中间基板、面料层和底层PP膜复合制成，面料层采用无 纺布，，中间基板则由棕丝、麻纤维、涤纶纤维和丙纶纤维混料铺网制成毛毡，再在中间基板 上下两面分别铺设无纺布和PP膜制成复合基材半成品，再加热加压、模压成型。这种板材 由于采用了天然棕、麻植物纤维，具有密度小、质量轻、无毒环保等优点，但同时也存在易磨 损，减噪和防火效果差，成本造价高，制作工艺复杂，生产效率低，板材强度低的缺点。
[0004] 专利号为ZL201010547783. 7的中国专利文献，公开了一种环保可回收汽车内饰 件玄武岩纤维和麻纤维复合板材，由面层和芯层复合制成毛毡后经过热压成型。芯层由玄 武岩纤维和麻纤维两种天然纤维以及涤纶纤维和丙纶纤维两种化学纤维混料铺网针刺制 成，这种板材具有质量轻、强度高、韧性好、环保可回收的优点，但同样也存在易磨损，减噪 和防火效果差，抗腐蚀性能差的缺点。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供一种成本造价低、重量轻、耐磨损、减噪和防火 效果好、抗腐蚀性能强的一种新型结构轻质材料，该材料可广泛运用于汽车、飞机和玩具领 域。
[0006] 为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是：
[0007] -种新型轻质结构材料，包括两层纤维增强层和中间层的三层结构，所述中间层 位于两层纤维增强层的中间，所述的三层结构的侧边缘面包括短纤维增强层，所述的中间 层包括重量百分比为30~40%的黄麻纤维，25~35%的丙纶纤维，15~20%的涤纶纤维， 5~10%玻璃纤维，5~10%的火山灰。
[0008] 作为优选，所述的中间层包括重量百分比为40%的黄麻纤维，25%的丙纶纤维， 15 %的涤纶纤维，10 %玻璃纤维，10 %的火山灰。
[0009] 作为优选，所述的纤维增强层中的纤维选自玻璃纤维、碳纤维、金属纤维或合成树 脂纤维中的一种或多种，其平均纤维长度为50~120mm，平均直径为30~60 μ m。
[0010] 作为优选，所述的短纤维增强层中的短纤维为涤纶短纤维或丙纶短纤维，其平均 纤维长度为10~30mm，平均直径为10~20 μ m〇
[0011] 本发明中的侧边缘面是指该三层结构侧面的四个边缘面。
[0012] 本发明的新型轻质结构材料具有如下有益效果：
[0013] 1.中间层中用到玻璃纤维，不但能增强材料的隔热隔音效果，而且还提高其抗拉 强度及防火性能；
[0014] 2.以火山灰为轻质骨料，则可以进一步起到保温，隔热，隔音的作用；
[0015] 3.采用两层纤维增强层和位于中间的复合层的三层结构，进一步提高了材料的强 度跟增加了材料的韧性；
[0016] 4.侧边缘面使用短纤维增强保证了边缘不易被磨损，从而从整体上提高了耐磨性 能。
[0017] 5.重量轻、耐磨损、减噪和防火效果好，抗腐性能好、可广泛适用于汽车内饰板部 件，飞机，玩具等领域。
[0018] 本发明还涉及该新型轻质材料的制备方法。
[0019] 该新型轻质材料的制备方法的具体的技术方案为：
[0020] 一种轻质材料的制备方法，包括如下制备步骤：
[0021] (1)中间层的制备：将重量百分比为30~40%的黄麻纤维，25~35%的丙纶纤 维，15~20%的涤纶纤维，5~10%玻璃纤维，5~10%的火山灰混合均匀制成混合料；在 170~250°C温度下加热50~200秒将上述混合料至塑化状态，通过模压成型制得中间层；
[0022] (2)通过空气铺设机将中间层铺设于两层纤维增强层之间，热压成型，得到三层结 构的材料；
[0023] (3)对三层结构材料进行冲孔、修边等后处理；
[0024] (4)经后处理后的三层结构材料的四个侧边缘面用胶粘剂将其与短纤维增强层粘 合在一起。
[0025] 作为优选，步骤（1)中所述的加热温度为200°C，所述的加热时间为150秒。
[0026] 本发明另一目的是利用上述制备方法得到的轻质结构材料用于制备汽车内饰板 的制备方法。
[0027] 具体的技术方案为：
[0028] 一种制备汽车内饰板的方法，包括如下制备步骤：
[0029] (1)往制备得到的轻质结构材料上喷涂I3U膜；
[0030] (2)往PU膜上喷涂装饰膜。
[0031] 本发明还有一目的是提供不同形状的汽车内饰板的制备方法。
[0032] 具体的技术方案为：
[0033] 一种制备汽车内饰板的方法，包括如下制备步骤：
[0034] (1)根据所需的形状将轻质结构材料需要粘结的地方喷涂双组份聚胺酯，与需要 与其组合成不同形状的新型轻质结构材料进行粘连；
[0035] (2)往所得组合后的轻质结构材料的外表面喷涂PU膜：
[0036] (3)往PU膜上喷涂装饰膜。
[0037] 本发明还有一目的是采用上述的轻质结构材料的汽车内饰板。
【附图说明】：
[0038] 图1.是本发明的新型轻质材料的结构示意图；
[0039] 其中，1.纤维增强层；2.中间层；3.纤维增强层；4.短纤维增强层
【具体实施方式】
[0040] 下面结合实施案例对本发明进一步说明。
[0041] 实施例1 :
[0042] 一种新型轻质结构材料，包括两层碳纤维增强层和中间层的三层结构，所述中间 层位于两层碳纤维增强层的中间，所述的三层结构的侧边缘面包括IOmm涤纶短纤维增强 层，所述的中间层的包括重量百分比为40%的黄麻纤维，25的丙纶纤维，15的涤纶纤维， 10 %玻璃纤维，10 %的火山灰。
[0043] 该新型轻质结构材料的制备方法，包括如下步骤：
[0044] (1)中间层的制备：将上述中间层的原料混合均匀制成混合料；在200°C温度下加 热150秒将上述混合料至塑化状态，通过模压成型制得中间层；
[0045] (2)通过空气铺设机将中间层铺设于两层碳纤维增强层之间，热压成型，得到三层 结构的材料；
[0046] (3)对三层结构材料进行冲孔、修边等后处理；
[0047] (4)经后处理后的三层结构材料的四个侧边缘面用胶粘剂将其与涤纶短纤维增强 层粘合在一起。
[0048] 实施例2 :
[0049] 一种新型轻质结构材料，包括两层纤维增强层和中间层的三层结构，所述中间层 位于两层纤维增强层的中间，所述的三层结构的侧边缘面包括20mm涤纶短纤维增强层，所 述的中间层的包括重量百分比为35%的黄麻纤维，30%的丙纶纤维，25%的涤纶纤维，5% 玻璃纤维，5%的火山灰；所述的纤维增强层含玻璃纤维和合成树脂纤维两种。
[0050] 该新型轻质结构材料的制备方法，包括如下步骤：
[0051] (1)中间层的制备：将上述中间层的原料混合均匀制成混合料；在170°C温度下加 热50秒将上述混合料至塑化状态，通过模压成型制得中间层；
[0052] (2)通过空气铺设机将中间层铺设于两层纤维增强层之间，热压成型，得到三层结 构的材料；
[0053] (3)对三层结构材料进行冲孔、修边等后处理；
[0054] (4)经后处理后的三层结构材料的四个侧边缘面用胶粘剂将其与涤纶短纤维增强 层粘合在一起。
[0055] 实施例3 :
[0056] -种新型轻质结构材料，包括两层玻璃纤维增强层和中间层的三层结构，所述中 间层位于两层纤维增强层的中间，所述的三层结构的侧边缘面包