專利名稱：一種天然纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種熱塑性復(fù)合材料及其制備方法和用途。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人們環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的深入人心，使得環(huán)境友好、可降解、可回收利用材料的需求越來越旺盛，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，全球各個(gè)國家對(duì)這方面的研究也越來越重視。就汽車領(lǐng)域而言，汽車工業(yè)迅速發(fā)展，生產(chǎn)日新月異，車型不斷更新?lián)Q代，人們對(duì)汽車的需求不僅僅是造型優(yōu)美的外觀，而且更注重于內(nèi)部裝飾的舒適性、整體性、功能性，并且對(duì)汽車環(huán)保型、輕量化、降油耗、降成本等各項(xiàng)指標(biāo)也有明確的要求?，F(xiàn)有的汽車內(nèi)飾產(chǎn)品多采用化學(xué)合成材料，這種材料資源有限，不可再生，能源消耗大，加工過程中易對(duì)人 體造成傷害，廢棄物在自然環(huán)境中難以降解，給自然環(huán)境造成了日益嚴(yán)重的污染。天然纖維作為一種優(yōu)異的隔熱、隔音及阻尼材料，是聚合材料填充和增強(qiáng)的理想材料，特別是在重量和成本方面的優(yōu)勢(shì)，使之在汽車內(nèi)飾材料制造中作用越來越大。在天然纖維中，麻類纖維來源豐富，重量輕，加工方便，可回收利用，不會(huì)對(duì)資源造成掠奪性開發(fā)，產(chǎn)品廢棄后能在自然界中降解，不會(huì)污染環(huán)境，符合環(huán)境保護(hù)和生態(tài)指標(biāo)要求。另外，麻類纖維比玻璃纖維等一般的增強(qiáng)材料價(jià)格低、重量輕，而且能改善材料的加工性和表面外觀，因此越來越受到加工及生產(chǎn)商的青睞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷提出了一種黃麻纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料及其制備方法和用途，該復(fù)合材料比傳統(tǒng)材料如玻璃纖維、化學(xué)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料成本更低，并且能夠回收利用，不污染環(huán)境。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案—種熱塑性復(fù)合材料，其包含以下組分及其質(zhì)量百分比黃麻纖維40% 60%，聚丙烯纖維40% 60%。所述的黃麻纖維的質(zhì)量百分比優(yōu)選為50%。所述的聚丙烯纖維的質(zhì)量百分比優(yōu)選為50%。本發(fā)明中，黃麻纖維作為增強(qiáng)材料，聚丙烯纖維作為基體。一種上述熱塑性復(fù)合材料的制備方法，包含以下步驟在本發(fā)明中，先將黃麻纖維和聚丙烯纖維切短，然后按照一定的比例均勻鋪層，再經(jīng)過開松機(jī)、梳理機(jī)，使兩種纖維混合均勻，達(dá)到產(chǎn)品要求的混合效果，然后經(jīng)過鋪網(wǎng)機(jī)，進(jìn)行橫向和縱向交叉鋪網(wǎng)，壓實(shí)后浸入針刺機(jī)進(jìn)行針刺，得到混合纖維氈，最后經(jīng)過輥壓機(jī)熱壓成型為黃麻纖維增強(qiáng)的聚丙烯復(fù)合板材。(I)將黃麻纖維和聚丙烯纖維交替鋪層；
(2)對(duì)步驟(I)中的黃麻纖維和聚丙烯纖維進(jìn)行開松處理；(3)然后將步驟(2)處理過的纖維進(jìn)行梳理處理；(4)將步驟(3)處理過的纖維進(jìn)行橫向和縱向交叉鋪網(wǎng)處理；(5)將步驟(4)處理過的纖維進(jìn)行針刺處理，得到混合纖維氈；(6)將步驟(5)得到的混合纖維氈熱壓成型得到熱塑性復(fù)合材料。所述的步驟(I)中，黃麻纖維的長度為60mm 80mm,聚丙烯纖維長度為60mm 80mmo所述的步驟(I)中，黃麻纖維和聚丙烯纖維各需要鋪10 50層。所述的步驟(2)中的開松處理是通過開松機(jī)進(jìn)行的，將纖維扯松、打松，將兩種纖維進(jìn)行I 3次開松處理，使得纖維混合充分。所述的步驟(3)中的梳理處理是通過梳理機(jī)進(jìn)行的，經(jīng)過梳理機(jī)梳理后的纖維層中，兩種纖維呈單纖維狀態(tài)分布。所述的步驟(4)中的鋪網(wǎng)處理是通過鋪網(wǎng)機(jī)進(jìn)行的，鋪網(wǎng)采用氣流式。纖維在氣流(風(fēng)機(jī)作為動(dòng)力源)的作用下，經(jīng)管道進(jìn)一步分散均勻后，送至鋪網(wǎng)頭，由于鋪網(wǎng)頭是個(gè)大喇叭口，氣流在此減速，混合纖維下落。當(dāng)鋪網(wǎng)頭作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，下落的混合纖維層在運(yùn)動(dòng)的下輸送帶上鋪網(wǎng)成絮，鋪網(wǎng)成絮時(shí)要保證纖維進(jìn)料的均勻。所述的步驟(4)中鋪網(wǎng)處理得到的產(chǎn)品的克重為1100 1200g/m2。所述的步驟(4)的鋪網(wǎng)操作環(huán)境的相對(duì)濕度為55 65%，濕度過大，易使纖維粘結(jié)在一起，影響鋪網(wǎng)的均勻性，同時(shí)也易使設(shè)備中的零部件生銹；濕度過小，纖維較脆，在以后的針刺中易使纖維折斷，影響成品的機(jī)械強(qiáng)度。所述的步驟(5)中的針刺處理是通過針刺機(jī)進(jìn)行的，針刺方式為上針刺式，通過針刺倒鉤的上下運(yùn)動(dòng)，將部分纖維沿層向穿透，從而使混合纖維緊密地聯(lián)系在一起，使纖維絮厚度減小，強(qiáng)度增加。所述的步驟(5)中的針刺密度為5 20針/平方厘米；所述的針刺處理的次數(shù)為I 3次，混合纖維租的厚度為IOmm 20mm。所述的步驟(6)熱壓成型是通過輥壓機(jī)進(jìn)行的。所述的步驟(6)中制備的熱塑性復(fù)合材料的重量差異為1100 1200g/m2，重量差異指的是混合纖維氈中纖維的質(zhì)量分布，以克重(每平方米纖維氈的重量)來衡量。所述的步驟￠)中混合纖維氈經(jīng)過卷繞成為卷材，送至具有加熱裝置的輥壓機(jī)上，對(duì)混合纖維氈進(jìn)行加熱，加熱溫度為160°C 180°C，加熱時(shí)間為70s 110s，通過加熱使輥壓前混合纖維氈中的聚丙烯纖維軟化，再經(jīng)輥壓機(jī)冷壓定型成復(fù)合板材。一種上述熱塑性復(fù)合材料用作汽車內(nèi)飾件材料的用途。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的復(fù)合材料具有環(huán)保性能，可以自然降解；有一定的機(jī)械強(qiáng)度,能夠滿足汽車內(nèi)飾材料對(duì)強(qiáng)度的要求；此外,該復(fù)合材料還有很好的加工性能和安全性能；另外，本發(fā)明縮短了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率；更重要的是實(shí)現(xiàn)了汽車內(nèi)飾材料的綠色化和輕質(zhì)化。此發(fā)明工藝流程簡單、便于制造，原料來源豐富、價(jià)格低廉，這對(duì)降低復(fù)合材料的成本有利，另外，復(fù)合板材具有很好的韌性，破碎后不產(chǎn)生銳角斷面，安全可靠。


圖I為本發(fā)明熱塑性復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)生產(chǎn)工藝流程圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述，其為本發(fā)明多種實(shí)施方式中的幾種實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例I :(I)黃麻/聚丙烯復(fù)合材料由黃麻纖維和聚丙烯纖維復(fù)合而成，其中兩種纖維的質(zhì)量百分比為黃麻纖維50%，聚丙烯纖維50%，黃麻纖維和聚丙烯纖維由切斷機(jī)切斷成60mm的短切纖維；黃麻/聚丙烯復(fù)合材料的制備工藝流程如圖I所示，先將切好的黃麻纖維和聚丙烯纖維按上述比例逐次鋪層，黃麻纖維和聚丙烯纖維各鋪20層，連續(xù)進(jìn)料。(2)然后送入開松機(jī)進(jìn)行一次開松，再通過自動(dòng)送料裝置送入下一個(gè)開松機(jī)進(jìn)行二次開松；(3)然后經(jīng)過梳理機(jī)梳理，得到蓬松的混合均勻的纖維，每根纖維都呈單絲狀分布；(4)再將混合好的纖維送入鋪網(wǎng)機(jī)中，經(jīng)過橫向和縱向的多個(gè)鋪網(wǎng)機(jī)，將混合纖維鋪在傳動(dòng)的牽引裝置上，實(shí)現(xiàn)橫向和縱向兩個(gè)方向上的交叉鋪網(wǎng)，鋪網(wǎng)時(shí)要保證進(jìn)料均勻，并使最終產(chǎn)品的克重達(dá)到1200g/m2，各部分的重量差異也要滿足產(chǎn)品的這一克重要求。鋪網(wǎng)的相對(duì)濕度為60% ；(5)鋪好后的混合纖維氈經(jīng)過輥壓壓實(shí)后進(jìn)入兩個(gè)連續(xù)的針刺機(jī)中實(shí)現(xiàn)兩次針刺，針刺密度為10針/平方厘米，最后收卷得到混合好的纖維氈，厚度為15mm;(6)將混合纖維氈送至具有加熱裝置的輥壓機(jī)上，輥壓機(jī)的加熱裝置是設(shè)置在傳送帶上下兩面的紅外微波加熱器，通過加熱裝置對(duì)混合纖維氈進(jìn)行加熱，加熱溫度為180°C，加熱時(shí)間為100s。通過加熱使混合纖維氈中的聚丙烯纖維軟化，再經(jīng)輥壓機(jī)冷壓定型成黃麻纖維復(fù)合板材，最后由切割機(jī)切割成需要的尺寸。實(shí)施例2 本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于兩種纖維的質(zhì)量百分比為黃麻纖維40%;聚丙烯纖維60%，黃麻纖維鋪層層數(shù)為16層，聚丙烯纖維為24層，一層或多層黃麻纖維與一層或多層聚丙烯纖維交替鋪層。實(shí)施例3 本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于兩種纖維的質(zhì)量百分比為黃麻纖維60%;聚丙烯纖維40%，黃麻纖維鋪層層數(shù)為24層，聚丙烯纖維為16層，一層或多層黃麻纖維與一層或多層聚丙烯纖維交替鋪層。實(shí)施例4 本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于黃麻纖維和聚丙烯纖維由切斷機(jī)切斷成70mm長的纖維。實(shí)施例5 本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于黃麻纖維和聚丙烯纖維由切斷機(jī)切斷成80mm長的纖維。實(shí)施例6
本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于控制產(chǎn)品的克重為1100g/m2。實(shí)施例7 本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于開松處理的次數(shù)為3次。實(shí)施例8 本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于鋪網(wǎng)的相對(duì)濕度為55%。實(shí)施例9 本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于黃麻纖維和聚丙烯纖維各鋪10層。實(shí)施例10 本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于黃麻纖維和聚丙烯纖維各鋪50層。實(shí)施例11 本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于針刺密度為5針/平方厘米。實(shí)施例12 本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于針刺密度為20針/平方厘米。實(shí)施例13 本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于控制混合纖維氈的厚度為10_。實(shí)施例14 本實(shí)施例與實(shí)施例I的區(qū)別在于控制混合纖維氈的厚度為20mm。下表為實(shí)施例1-5制備的黃麻/聚丙烯復(fù)合材料的幾種典型機(jī)械性能。
權(quán)利要求
1.一種熱塑性復(fù)合材料，其特征在于，該熱塑性復(fù)合材料包含以下組分及其質(zhì)量百分比 黃麻纖維 40% 60%， 聚丙烯纖維 40% 60%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的熱塑性復(fù)合材料，其特征在于所述的黃麻纖維的質(zhì)量百分比為50%，所述的聚丙烯纖維的質(zhì)量百分比為50%。
3.—種權(quán)利要求I或2所述的熱塑性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包含以下步驟 (1)將黃麻纖維和聚丙烯纖維交替鋪層； (2)對(duì)步驟(I)中的黃麻纖維和聚丙烯纖維進(jìn)行開松處理； (3)然后將步驟(2)處理過的纖維進(jìn)行梳理處理； (4)將步驟(3)處理過的纖維進(jìn)行橫向和縱向交叉鋪網(wǎng)處理； (5)將步驟(4)處理過的纖維進(jìn)行針刺處理，得到混合纖維氈； (6)將步驟(5)得到的混合纖維氈熱壓成型得到熱塑性復(fù)合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述的步驟(I)中，黃麻纖維的長度為 60mm 80mm ; 或所述的聚丙烯纖維長度為60mm 80mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述的步驟(I)中，黃麻纖維和聚丙烯纖維各鋪10 50層； 或所述的步驟(2)中的開松處理是通過開松機(jī)進(jìn)行的； 或所述的開松處理進(jìn)行I 3次； 或所述的步驟(3)中的梳理處理是通過梳理機(jī)進(jìn)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述的步驟(4)中的鋪網(wǎng)處理是通過鋪網(wǎng)機(jī)進(jìn)行的，鋪網(wǎng)采用氣流式； 或通過所述的步驟(4)中鋪網(wǎng)處理得到的產(chǎn)品的克重為1100 1200g/m2。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述的步驟(4)的鋪網(wǎng)操作環(huán)境的相對(duì)濕度為55 65%。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述的步驟(5)中的針刺處理是通過針刺機(jī)進(jìn)行的，針刺方式為上針刺式； 或所述的步驟(5)中的針刺密度為5 20針/平方厘米； 或所述的針刺處理的次數(shù)為I 3次； 或所述的混合纖維租的厚度為IOmm 20mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述的步驟(6)熱壓成型是通過輥壓機(jī)進(jìn)行的； 或所述的步驟出)中制備的熱塑性復(fù)合材料的重量差異為1100 1200g/m2 ； 或所述的步驟出)中混合纖維氈經(jīng)過卷繞成為卷材，送至具有加熱裝置的輥壓機(jī)上，對(duì)混合纖維氈進(jìn)行加熱，加熱溫度為160°C 180°C，加熱時(shí)間為70s 110s，再經(jīng)輥壓機(jī)冷壓定型成復(fù)合材料。
10.一種上述權(quán)利要求I或2中所述的熱塑性復(fù)合材料用作汽車內(nèi)飾件材料的用途。
全文摘要
本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種熱塑性復(fù)合材料及其制備方法和用途。該熱塑性復(fù)合材料包含以下組分及其質(zhì)量百分比黃麻纖維40％～60％，聚丙烯纖維40％～60％。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的復(fù)合材料具有環(huán)保性能，可以自然降解；有一定的機(jī)械強(qiáng)度，能夠滿足汽車內(nèi)飾材料對(duì)強(qiáng)度的要求；此外，該復(fù)合材料還有很好的加工性能和安全性能；另外，本發(fā)明縮短了工藝流程，提高了生產(chǎn)效率；更重要的是實(shí)現(xiàn)了汽車內(nèi)飾材料的綠色化和輕質(zhì)化。此發(fā)明工藝流程簡單、便于制造，原料來源豐富、價(jià)格低廉，這對(duì)降低復(fù)合材料的成本有利，另外，復(fù)合板材具有很好的韌性，破碎后不產(chǎn)生銳角斷面，安全可靠。
文檔編號(hào)D04H1/485GK102953231SQ20111025346
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者魯小城, 解廷秀 申請(qǐng)人:上海杰事杰新材料(集團(tuán))股份有限公司