[发明专利]一种天然植物纤维混杂复合材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种天然植物纤维混杂复合材料及制备方法，属于轻量化复合材料技术领域。该复合材料包括混杂纤维铺层：是由经纱和纬纱纺织而成的织物，由内到外包括：内芯高强纤维层、中间天然植物纤维层、外层树脂纤维层，外层树脂纤维层采用包芯纺纱工艺实现树脂纤维与天然植物纤维的混纺，中间天然植物纤维层采用包缠纺纱工艺实现天然植物纤维与内芯高强纤维的混纺。制备过程：将树脂薄膜铺层与混杂纤维铺层依次交替层叠，然后将其放入平板硫化机平板模中进行热压成形。本发明具有能耗低、可循环利用、环境友好、价格低、可设计性更加灵活等优势，与传统制备方法相比，具有力学性能更优异、流程更简便，能实现轻量化复合材料大规模产业化应用。

技术领域

本发明涉及一种天然植物纤维混杂复合材料及制备方法，属于轻量化复合材料技术领域。

背景技术

纤维增强复合材料是支持轻量化环保型材料发展的关键基础性材料，汽车、高铁、航空、船舶、建材等行业对轻的同质高强、循环再生及环境友好的复合材料的需求日益迫切，传统的合成纤维增强复合材料由于能源消耗大、环境不友好等问题，已无法满足社会发展的需要，因此，天然植物纤维增加复合材料的发展越来越受到重视，其具有轻质环保、吸音隔热、耐冲击、低成本等特点，但天然植物纤维增强复合材料主要应用在非承载结构件上，其受到力学性能的限制而无法在次承载结构甚至承载结构上使用。

为了提高天然植物纤维增强复合材料的力学性能，相继涌现了各种天然植物纤维混杂复合材料制备方法，天然植物纤维混杂复合材料中，由于加入了高强度的第二相，其力学性能得到改善，目前天然植物纤维混杂复合材料的制备主要还是采用传统的纤维增强复合材料制备方法，但其力学性能改善程度受混杂制备方法的影响较大，改善非常有限，已无法满足大规模生产的需要，急需开发出一种天然植物纤维混杂复合材料制备方法，能够实现次承载结构件甚至承载结构件的大规模批量生产。

包芯纱一般以合成纤维长丝为内芯，外包短纤维，加捻形成包芯纱，芯丝分布在纱线内部，短纤维分布包覆在芯丝的外层，可实现不同纤维的混纺，包缠纺纱是由赛络纺发展而来，与包芯纱的区别是长丝与短纤维呈股线结构，短纤未完全包覆长丝，包缠纺纱与包芯纱均可实现不同纤维的混纺，充分发挥两纤维的特长，互为补强。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然植物纤维混杂复合材料及制备方法，解决增强天然植物纤维与树脂基体界面之间浸润性差、成形件力学性能较差的问题，使成形件具有优异的力学性能，以满足低成本大规模生产次承载甚至承载结构件的需要。

本发明所述的天然植物纤维混杂复合材料，包括混杂纤维铺层和树脂薄膜铺层，所述混杂纤维铺层是由经纱和纬纱纺织而成的织物，所述的经纱或纬纱由外到内包括：内芯高强纤维层、中间天然植物纤维层、外层树脂纤维层；所述外层树脂纤维层设置在中间天然纤维层的表面；所述的内芯高强纤维层以高强度纤维为主体纤维；在复合材料制备过程中，首先，将两层树脂薄膜铺层分别覆盖在混杂纤维铺层上下面，依次交替层叠制成铺层层叠物，然后将铺层层叠物放入平板硫化机平板模中进行热压成形，制备出复合材料板。

进一步地，所述复合材料中天然植物纤维选自以下材料：汉麻、苎麻、黄麻、亚麻、洋麻、剑麻。

进一步地，所述复合材料中的树脂选自：聚丙烯、聚乳酸、PA6、PA66。

进一步地，所述复合材料中内芯高强纤维选自：碳纤维、芳纶纤维、玄武岩。

进一步地，所述的内芯高强纤维进行表面处理。

进一步地，所述的中间天然植物纤维采用碱溶液进行改性处理。

进一步地，所述外层树脂纤维层采用包芯纺纱工艺实现树脂纤维与天然植物纤维的混纺。

进一步地，所述中间天然植物纤维层采用包缠纺纱工艺实现天然植物纤维与内芯高强纤维的混纺。