[发明专利]一种天然纤维与聚乳酸纤维混纺纤维板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然纤维与聚乳酸纤维混纺纤维板及其制备方法，属于高分子材料和复合材料领域。

背景技术

聚乳酸(PLA)来源于可再生的生物质资源（如木薯、甜高粱、秸杆等），最突出的优点是生物可降解性，广泛使用还可以缓解目前全球共同面临的可持续发展难题——石油危机和温室效应，对我国来说还可以缓解我国农产品的出路问题。聚乳酸由于具有良好的热塑性、成纤性、透明度高，部分性能优于现有通用塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料。因此已被全球公认为新世纪最有发展前景的塑料。

常用作增强材料的天然纤维指包括麻纤维、竹纤维、木纤维、棉纤维等在内的多种植物纤维。各种纤维具有各自的性能优势，比如麻纤维是天然植物纤维中纤维长度最长、耐热性最好的一类天然纤维。麻类纤维的初始模量和抗弯刚度比涤纶稍高，其中苎麻纤维的比强度与玻璃纤维接近，显示出较好的力学性能。纤维增强塑料的应用已经成为汽车行业一个很可观的市场。戴姆勒-克莱斯勒汽车公司从2004年开始使用一种从香蕉中提取的马尼拉纤维代替玻璃纤维制造汽车轮胎,并将其作为奔驰A级轿车的备用轮胎。在2007款奔驰C级轿车上，有27个总质量为17kg的零部件是由天然纤维复合材料制成的。

利用天然纤维与聚乳酸复合则是实现聚乳酸高性能与低成本的有效途径之一的有效途径之一，该方法可以综合聚乳酸和天然纤维的优点，克服聚乳酸脆性、耐热性差等缺点，提高力学强度，且成本低，使其不再局限于生产通用塑料、薄膜等领域，还可应用于使用条件较为苛刻的汽车、航空航天、建筑业等领域，具有良好的应用前景。

中国专利申请01107011.0公开了一种纤维增强的聚乳酸复合物，主要采用有机纤维或天然纤维如甲壳素纤维、明胶蛋白纤维、改性人发角蛋白纤维、改性纤维素或聚酞亚胺纤维来增强聚乳酸材料的强度。

中国专利申请200910196696.9以粉末型和颗粒型聚乳酸和织物型麻纤维层层铺设制得具有较好力学性能的聚乳酸基麻纤维复合板，由于粉末型和颗粒型的聚乳酸良好的渗透性和较大的比表面积，同时通过化学改性，提高了麻纤维与聚乳酸树脂体的界面结合性。

上述专利在改善聚乳酸复合材料性能方面有其独特之处，但目前各类纤维增强塑料应同时满足轻量化、性能、节能环保的需求。层压等普通复合结构在满足产品性能和尺寸要求下难以减轻重量。本发明利用两种纤维混纺技术，将聚乳酸纤维和天然纤维均匀混合，混纺结构可减重，通过控制混纺纤维毡的克重来满足不同板材的需求，面层聚乳酸可代替胶黏剂便于再次成型和粘结装饰层，更起到阻隔和增强作用。

发明内容

本发明目的在于提供一种天然纤维和聚乳酸纤维混纺纤维板及其制备方法。

一种天然纤维和聚乳酸纤维混纺纤维板，由上下两层两聚乳酸面层和其间所夹的一层天然纤维与聚乳酸纤维混纺毡组成。

优选的，所述的聚乳酸面层为聚乳酸基薄膜、聚乳酸无纺布中的任一种或两种的层叠，面密度为20-500g/m²；所述聚乳酸基薄膜为纯聚乳酸薄膜，或聚乳酸与其它树脂的共混物薄膜；所述其它树脂选自生物质可降解树脂PBAT（己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物）、PHA（聚羟基脂肪酸酯）、PBS（聚丁二酸丁二脂）和PCL（聚己内酯）。

优选的，所述的天然纤维与聚乳酸纤维混纺毡的面密度为1000～5000g/m²。

优选的，所述的天然纤维与聚乳酸纤维混纺毡中的天然纤维含量为1～99wt%。

优选的，所述的天然纤维与聚乳酸纤维混纺毡中的聚乳酸纤维为短纤维，纤维长度为20～80mm，纤度为1～4D，纤维截面形状可为圆形、多角形、多叶形、Y形、哑铃形、扇形或中空形。

优选的，所述的天然纤维与聚乳酸纤维混纺毡中的天然纤维为苎麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、红麻纤维、剑麻纤维、大麻纤维、竹纤维或木纤维中的一种或几种。

优选的，所述的天然纤维与聚乳酸纤维混纺毡中的天然纤维为短纤维，纤维长度为20～80mm，直径为10～100μm，纤维截面形状为腰圆形、锯齿形或多角形。

优选的，所述天然纤维和聚乳酸纤维混纺纤维板的拉伸强度≥30.0MPa，弯曲强度≥20.0MPa，冲击强度≥100J/m。

本发明进一步公开所述一种天然纤维和聚乳酸纤维混纺纤维板的制备方法，包括以下步骤：

（1）将天然纤维与聚乳酸纤维混合均匀，经梳理、铺网、针刺，制成天然纤维与聚乳酸纤维混毡；