[发明专利]一种三维正交机织麻织物增强聚丙烯复合材料

说明书

技术领域

本发明属麻和聚丙烯复合材料领域，特别是涉及一种三维正交机织麻织物增强聚丙烯复合材料。

背景技术

环境污染和能源危机一直受到全世界的广泛关注，各个领域的专家和学者也致力于探寻保护环境、节省能源的方法和途径。在复合材料研究方面也不例外，20世纪90年代“生物复合材料”的概念出现，所谓生物复合材料，绿色复合材料或生物降解复合材料，指的就是能与人类环境和谐共存，可以降解或所用原料可再生的复合材料。天然植物纤维增强热塑性树脂复合材料也被归类为绿色复合材料，其中麻纤维增强聚丙烯复合材料是比较常用的一种天然纤维复合材料。麻纤维素含量高、强度大、纤维长度较长，属于高性能的天然植物纤维；聚丙烯树脂力学性能好，耐腐蚀，可重复加工和使用。麻纤维增强聚丙烯复合材料加工能量消耗少，材料可循环再生利用，材料密度小，质量轻，隔音性能好，能量吸收能力好，耐冲击，无脆性断裂。

目前麻纤维增强聚丙烯复合材料的增强体结构包括：短纤维，长纤维，非织造布，二维织物及其铺层。申请号200710144532.2将亚麻纤维和聚烯烃混合共混挤出造粒制备复合材料；申请号03126995.8将剑麻纤维制备成非织造的毡，然后与聚丙烯膜热压制备复合材料；申请号200410019063.8将亚麻纤维制成非织造布预制件，并通过真空吸注法，与不饱和聚酯树脂共同制备复合材料；申请号200910095342.5将二维麻机织物按一定角度铺层，使用树脂传递模塑成型工艺增强热固性树脂；申请号200710150837.4将亚麻纱与聚丙烯长丝并丝后编织成针织物，利用常规热压方法制备。

但是对于以上的材料而言，麻纤维增强聚丙烯复合材料存在力学无向性，而且力学特性不高的问题；二维麻织物及其铺层增强聚丙烯复合材料明显存在易分层，损伤容限低等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三维正交机织麻织物增强聚丙烯复合材料，该复合材料力学性能优异，密度低，能够重复使用，且制备简单，适合于工业化生产。

本发明的一种三维正交机织麻织物增强聚丙烯复合材料，该材料的制备包括：

采用三维正交麻织物作为预制件，聚丙烯作为基体；热压前采用铺层方法将聚丙烯膜铺于三维正交机织麻织物的上下两面，然后热压制备而成；所述麻织物由麻纱线织造。

所述三维正交机织麻织物所用的麻种类包括：苎麻，亚麻，黄麻，大麻，所用麻纱的细度为115tex-3300tex，根据所用纱线的不同，三维正交机织麻织物厚度范围为1mm-50mm。

所述聚丙烯膜的厚度为0.2mm-5mm。

所述热压前将三维正交机织麻织物烘干，使织物回潮率在2％以下，以避免热压时复合材料内产生较多气泡从而影响材料相关性能。

所述热压工艺为，温度160℃-210℃，压力1MPa-5Mpa，时间4min-15min。

本发明的三维正交麻织物增强聚丙烯复合材料克服了传统纺织结构麻纤维或二维织物增强聚丙烯复合材料的缺点，其特点是以麻纱线替代无规的麻单纤维，并在厚度方向上引入增强纱线，可以有效的改善材料力学性能。增强纱将经纱和纬纱所形成的叠层在厚度方向上贯穿起来形成一个三维的整体，从而提高了层间抗冲击损伤的能力，并且正交的经纱和纬纱在织物中垂直排列，赋予材料方向性，织物中的纱线不像二维织物存在屈曲和变形，而是平直排列，所以使复合材料具有较优异的力学性能，而且三维正交织物织造简单易行，生产效率高。所以，对三维正交麻织物增强聚丙烯的研究，是提高麻和聚丙烯复合制备复合材料力学和加工性的一种极为有效的方法。本复合材料制品在使用报废后，可粉碎后作为普通的无规增强复合材料制品的原料使用，可重复使用，因此也是绿色复合材料开发和研究的一个很有意义的方向。

有益效果

(1)本发明的三维正交机织麻织物增强聚丙烯复合材料的力学性能优异，经纱和纬纱在平面内呈交织或排列，提供复合材料力学方向性，而贯穿于结构厚度方向上的Z纱赋予材料稳定性，由于厚度方向上增强纱的存在，织物厚度的大小可不受限制，不仅增加了材料的层间剪切强度，还减少了二维织物及其铺层增强聚丙烯复合材料明显存在易分层，损伤容限低等缺点和分层现象；

(2)本发明的三维正交机织麻织物增强聚丙烯复合材料体密度低，由于其结构中纱线无屈曲交织，而且由于所采用的材料是麻纤维和密度较低的聚丙烯塑料，所以该复合材料体密度较低，相对力学能性能高；