[发明专利]一种阻燃天然纤维增强热塑性复合材料及其制造方法

说明书

本发明涉及一种阻燃天然纤维增强热塑性复合材料及其制备方法，包括采用硅氧烷离子液体表面处理后的天然纤维：20wt％～70wt％，阻燃热塑性树脂：80wt％～30wt％。本发明天然纤维经过含有离子液体基团的硅氧烷处理，热塑性树脂分子组份含有离子液体，从而保证由此制造的天然纤维复合材料具有优异的阻燃性。与现有技术相比，本发明产品可以采用低温聚合和加工得到，所得天然纤维增强热塑性复合材料具有优异的机械性能和良好的阻燃性，解决了天然纤维织物增强热塑性复合材料难以阻燃问题。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种阻燃天然纤维增强热塑性复合材料及其制造方法。

背景技术

复合材料由于具有非常高的比强度，在一些领域替代金属材料实现轻量化。目前的复合材料主要以玻璃纤维和碳纤维为主。碳纤维具有非常优异的强度和刚性，受到各个行业的青睐，但由于碳纤维的成本较高，只能应用于高端的领域。玻璃纤维增强的复合材料应用的领域最广，但由于玻璃纤维的密度较高，同时玻璃纤维的制造是个高碳排放行业，不能很好的契合国家碳达峰和碳中和的政策。

天然纤维是一种可再生的资源，从古代就广泛应用在人类生活的方方面面。随着社会的进步和发展，对于这种可再生的资源利用成为我们未来发展的方向。天然纤维由于具有非常高的强度和非常低的密度，在复合材料方面具有非常大的应用前景。目前，国内外基于天然纤维的复合材料主要一热固性树脂基的复合材料为主。由于热固性树脂的不可回收性，将天然纤维这种环保的材料的优势不能很好的体现。

在技术的不断进步和环保政策的要求下，天然纤维增强热塑性复合材料逐渐开始出现并得到应用。例如中国专利ZL201380041039披露了一种天然纤维增强热塑性复合材料的方法，即采用低黏度的热塑性结晶聚合物预聚体浸渍天然纤维，然后在一定温度下进行聚合得到最终的复合材料。该发明存在一个缺点是后期聚合需要较高的温度一般高于200℃，和较长的时间，在此条件下天然纤维会发生水份挥发，结构分解，降低了材料的性能，同时复合材料在后期加工过程中需要高温，也会造成材料的分解，很难制造合格的产品。中国专利ZL201510085029.9披露了通过天然纤维开送与有机纤维如聚丙烯纤维混合，制的混杂纤维的毡，然后热压成型，得到天然纤维增强热塑性复合材料。此种复合材料虽然制造过程简单，但需要对天然纤维进行处理以便提高纤维与热塑性树脂聚丙烯的亲和力，提高界面强度。同时通过梳理的复合材料纤维强度短，造成整体材料的强度和刚性低，只能做一些内饰件。中国专利ZL201410542748.4披露了采用己内酰胺通过阴离子开环聚合制造天然纤维增强尼龙6的复合材料。该发明有几个不足，即阴离子开环聚合的引发剂很敏感，必须对天然纤维进行严格的处理，方能聚合，否则会造成催化剂失活。另外不足是制造的复合材料的后加工温度高，在后成型阶段会造成天然纤维的分解，从而显著降低复合材料制件的表观和性能，很难实现实际应用。

针对天然纤维的固有特点，例如易燃、含水量高、含有有机基质、耐温性低、界面极性强需要处理等问题，开发一种全新的复合材料，在促进天纤维复合材料的发展和应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种阻燃天然纤维增强热塑性复合材料及其制造方法，本发明的天然纤维增强热塑性复合材料具有优异的机械性能和良好的阻燃性，解决了天然纤维织物增强热塑性复合材料难以阻燃问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种阻燃天然纤维增强热塑性复合材料，包括采用硅氧烷离子液体表面处理后的天然纤维：20wt％～70wt％，阻燃热塑性树脂：80wt％～30wt％。

进一步地，所述的天然纤维包括但不限于亚麻纤维、黄麻纤维、剑麻纤维、苎麻纤维、大麻纤维、蕉麻纤维等一种或几种混合纤维。

本发明的天然纤维为天然纤维的织物，可以为单向织物，也可以为双向织物。双向织物可以为平纹织物、斜纹织物和缎纹织物。