[发明专利]多层天然纤维片材和热塑性塑料复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多层天然纤维片材和热塑性塑料复合材料及其制备方法。主要由天然纤维片材和热塑性塑料堆垛层压而成，天然纤维片材由天然纤维与分散剂混合制成，天然纤维体积占比约为10‑40％，分散剂体积占比为2‑5％，剩余为热塑性塑料；将天然纤维长度切短，将分散剂与天然纤维共混后，加入蒸馏纯净水中，进行超声分散获得悬浮液，过滤水分与分散剂后烘干，取下得天然纤维片材，热塑性塑料颗粒压成塑料片材，堆垛成多层材料后置于模具框中，然后压制成型。本发明材料完全基于绿色材料与环保过程，材料机械性能与天然片材层数相关，在4‑5层时达到最大，拉伸、弯曲、冲击强度可达到原材料的两倍以上，具有巨大的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及了一种复合材料及其制备方法，尤其是涉及了一种多层天然纤维片材和热塑性塑料复合材料及其制备方法。

背景技术

由于其易于成型，热塑性塑料被应用广泛于制造、建筑、包装等等多种行业。然而由于其机械强度不足，热塑性塑料需要进行改性才能应用于高端制造业如飞机、汽车与船舶。常用的填料包括玻璃纤维、碳纤维、滑石粉、钛白粉、碳酸钙等等，往往通过共混形式进行添加改性，且所得复合材料的机械性能很难全面加强。以聚丙烯为例，滑石粉的添加可以有效增强拉伸与弯曲性能，而冲击强度则会显著降低。

天然纤维具有来源充足、环保、经济、可降解以及具有优良机械性能等多方面优点，受到越来越多研究者的关注，被广泛应用于增强复合材料、生物医药材料等领域。

天然纤维的使用可以避免加工中的粉尘污染，减少环境影响。天然纤维共混加强的复合材料已屡见不鲜，单层纺织物或纤维片材复合材料也有所研究，多层加强的方式尚未见相关报道。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种多层天然纤维片材和热塑性塑料复合材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一、一种多层天然纤维片材和热塑性塑料复合材料：

主要由天然纤维片材和热塑性塑料堆垛层压而成。

所述塑料片材与天然纤维片材进行堆垛是将塑料片材与天然纤维片材相互交错层叠，即每相邻两层塑料片材之间有一层天然纤维片材，构成一个三明治结构。

所述的天然纤维片材由天然纤维与分散剂混合制成。

所述的复合材料中，天然纤维的体积占比约为10-40％，分散剂的体积占比为2-5％，剩余的为热塑性塑料。

二、一种多层天然纤维片材和热塑性塑料复合材料的制备方法：

本发明是将天然纤维(包括亚麻、剑麻、黄麻以及竹纤维)与分散剂(如羟乙基纤维素)混合，并浸没纯净水中(取决于纤维长度)，超声分散成悬浊液。用特定面积的滤网去除去除水分与大部分分散剂，并烘干获得天然纤维片材。将热塑性塑料片材(如聚丙烯、高密度聚乙烯、聚碳酸酯等)与天然纤维片材根据需求进行堆垛，热压成型，制得多层天然纤维片材和热塑性塑料复合材料及其制备方法。

具体方法步骤是

(1)天然纤维片材制备：

1.1)将天然纤维长度切短；

1.2)将分散剂与天然纤维以1:1的体积比例共混后，充分烘干去除水分；

1.3)烘干后的混合物浸没于50-500倍的纯净水中，进行超声分散获得悬浮液；

1.4)利用金属滤网过滤去悬浮液中的水分与大部分分散剂，然后用纯净水清洗去除剩余部分的分散剂；

1.5)烘干滤网和滤网上的天然纤维，从滤网上取下烘干后的天然纤维得到天然纤维片材；

(2)复合材料制备：