[发明专利]一种植物纤维增强生物质树脂基泡沫板材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种资源环境友好型复合材料发泡板材的设计与制造技术，涉及一种连续天然植物纤维以及利用该纤维作为载体，附载膨胀型生物质树脂以及生物质环氧树脂，制造轻质高性能复合材料泡沫板材的植物纤维增强生物质树脂基泡沫板材及其制备方法。

背景技术

一般讲，泡沫材料都具有密度低，力学性能适中而可调的优点。取决于选材与结构设计，这种材料还可以具有减震降噪、低导热和隔热、填充等功能用途，因此可以应用在舱内或内饰领域，典型的包括车辆、船舶、列车、飞机、家装家具等。但刚度和强度不够高是这些泡沫材料的共性特征。

通过纤维、特别是长纤维或连续纤维增强，可以大幅度提高上述泡沫材料的力学性能，为此，产生了一些三组分的复合材料泡沫板材技术。参考发明专利《树脂浸渍纤维复合材料的制备方法》（Method for the production of fiber composite materials impregnated with resin），美国专利号4,483,889，专利授权日期1984年11月20号公布了一种用纤维、可固化热固性树脂和可发性微球三组分材料制备网状复合材料泡沫的技术。参考发明专利《可发性微球的制备技术》（Process for expandable microspheres），美国专利号4,513,106，专利授权日期1985年4月23号公布了一种以可发性高分子包裹热发泡剂的微球技术；而后来的参考发明专利《可发性空心粒子》（Expandable hollow particles），美国专利号5,834,526，专利授权日期1998年11月10号又公布了一种以可发性高分子为壳包裹发泡剂的微粒技术，后两者的区别在于不同的材料组成。其他还有一些专利与上述专利类似。利用这些专利技术可以制备生产连续玻璃纤维增强的复合材料泡沫板材，目前，这种板材已实现商品化。

但是，上述发明中所用到的连续纤维均为玻璃纤维、碳纤维或者有机合成纤维等结构致密的传统纤维材料，不具有优良的减震降噪、吸声隔声性能，无法用在一些具有明确减震降噪要求的地方，如发动机室内壁及地板等。而本发明采用的纯天然植物纤维具有多孔结构，该结构使其具有良好的声学特性，由其制成的连续纤维增强泡沫板具有优异的吸音隔音、减震降噪效果。

本发明以多孔、可再生的纯天然植物纤维材料为基本增强材料，通过合适的阻燃、抗老化和界面处理，充分发挥其空心、轻质的力学和声学特性；同时又以可再生的生物质树脂作为可发性微胶囊以及可固化型或可热成型的树脂材料，设计制备连续植物纤维增强的生物质树脂基复合材料泡沫板材。在植物纤维作为增强材料应用方面，发明专利《一种界面增容、阻燃的植物纤维增强织物及其复合材料技术》，中国发明专利申请号201110181785.3提出了一种植物纤维界面增容和阻燃处理的技术方法，可以作为本发明的参考。

发明内容

本发明的目的是提出一种具有更优越的阻尼和声学性能并且可降解的植物纤维增强生物质树脂基泡沫板材及其制备方法。

本发明的技术解决方案是，以苎麻、亚麻、大麻、黄麻植物纤维为增强体，附载膨胀型生物质树脂以及生物质环氧树脂，制造得到复合材料泡沫板材；其中增强纤维的重量含量为40％-60％；纤维增强泡沫板的制备方法如下：

（1）选用苎麻、亚麻、大麻或黄麻天然纤维作为原料，采用工业上成熟的纤维毡制备技术，制备出0.1-5mm厚的纤维毡，并对纤维毡进行阻燃增容处理；

（2）采用聚乳酸为囊皮，囊皮内充烷烃，制备微胶囊发泡剂，微胶囊发泡剂的粒径在5μm-50μm，烷烃的充入量以将其加热到100℃-180℃，微胶囊体积变到原来体积的50-100倍为准；

（3）配制马来松香基环氧树脂固化剂并与环氧树脂混合、碾磨，制备成部分生物质化的环氧树脂微粉，微粉粒径在10μm至100μm之间；

（4）在环氧树脂微粉中加入5％-15％的微胶囊发泡剂，并配备成水基悬浮液；

（5）将经过阻燃增容处理的植物纤维毡放置在悬浮液中充分浸渍，晾干，得到发泡预浸料待用；

（6）将如（5）所述干态纤维毡预浸料加热到100℃-180℃，保温10min-15min，使植物纤维毡膨胀为最初厚度的5-8倍，由此得到连续植物纤维增强生物质树脂复合材料泡沫板材。

所述的纤维毡为单丝分散毡，厚度在0.3mm-4mm之间。

所述纤维毡制备技术是针刺技术或粘接技术。