[发明专利]一种竹纤维复合材料的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料，具提涉及一种竹纤维复合材料的生产方法。

背景技术

我国是一个拥有丰富竹资源而木材资源缺乏的国家，竹材在我国有速生森林的美称。以竹代木，充分利用竹资源是我国当前还原自然生态环境的重要手段。近年来随着我国工业化进程的加快，竹制品得到很大关注和发展，但竹纤维复合材料的利用大量的还是停留在众多竹制品加工废料的处理上。以浙江林学院开发的竹纤维化竹原纤维的出现，对天然竹资源的利用是一个提高，但如何能更广泛的利用竹材，提高竹资源的利用率，提高竹纤维复合材料的性能，扩展竹纤维复合材料产品的应用领域等是一个前景广阔的科研究课题。

中国专利94229849公开了各种生产竹纤维复合材料技术，以竹纤维短纤、颗粒作为增强相，只能作为一般的板材使用，而不能作为结构材料使用，大多数产品的性能不能让人满意。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种竹纤维复合材料的生产方法，使用热熔纤维与连续竹纤维构成增强材料做纤维增强复合材料中的结构相，以长纤维三维纺织结构预成型件作为增强体，热熔纤维交缠于竹纤维并与上下覆膜构成基体而构成复合材料，从根本上消除了须晶、短纤、颗粒以及单向和层压复合材料层间强度低、易分层、抗冲击性能差、开裂和损伤容限低等缺点和不足，大幅度提高复合材料的强度和刚度，提高复合材料韧性，产品可以应用在需要较高力学性能的领域。

本发明的技术方案是：一种竹纤维复合材料的生产方法，它的步骤如下：

(1)将竹纤维与热熔性纤维混纺成纱线，包括各种结构纱线的加工方法；

(2)通过织造技术将纱线制成布；

(3)模压成型：将布覆上热熔薄膜，然后铺设在模具中，在温度为高于热熔纤维熔点温度5～100℃，压力为1～90GPa的条件下热压5～60分钟，当竹纤维与热熔纤维和热熔薄膜熔融结合后，停止加热，冷却到30～70℃，停止加压；

(4)将冷却物从模具中脱除，得到竹纤维复合材料。

所述步骤(1)中将竹纤维与热熔性纤维利用纺丝、纺纱、制线或并纱技术混纺成纱线。

所述步骤(1)中竹纤维的量为热熔性纤维量的1～90％。

所述步骤(1)中的热熔性纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、涤纶纤维、尼龙纤维或聚酰亚胺纤维。

在所述步骤(1)中的竹纤维与热熔性纤维中添加玻璃纤维或玄武岩纤维，在织造过程中可以添加其他纤维，如玻璃纤维、玄武岩纤维同竹纤维间隔引纬，经纱方向间隔排布其他性能的纱，满足特定的需求。

所述步骤(2)中的布为无纺布、两维、三维或多维结构布。

所述步骤(3)中的热熔薄膜为聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜、涤纶薄膜、尼龙薄膜或聚酰亚胺薄膜。

所述步骤(1)中的热熔性纤维与步骤(3)中的热熔薄膜性能相适应：当步骤(1)中使用聚丙烯纤维时，步骤(3)中使用聚丙烯薄膜；当步骤(1)中使用聚乙烯纤维时，步骤(3)中使用聚乙烯薄膜；当步骤(1)中使用涤纶纤维时，步骤(3)中使用涤纶薄膜；当步骤(1)中使用尼龙纤维时，步骤(3)中使用尼龙薄膜；当步骤(1)中使用聚酰亚胺纤维时，步骤(3)中使用聚酰亚胺薄膜。

热熔纤维和热熔薄膜为热塑性材料。

在所述步骤(1)中的热熔性纤维中添加提高复合材料性能的增容剂：如马来酸酐改性热熔纤维材料；光触媒自清洁添加剂：纳米二氧化钛、纳米氧化锌；阻燃添加剂：石墨、纳米二氧化硅；导电添加剂：纳米聚苯胺；抗静电添加剂：碳纳米管；相变材料添加剂：相变材料聚乙二醇；吸波材料添加剂：纳米氧化铁，使生产出的竹纤维复合材料具备各种特定的功能，如自清洁、吸波、防辐射、阻燃、导电、抗静电、抗菌、杀菌。

如在热熔薄膜的上下表面进行喷施纳米二氧化钛颗粒处理，则最终产品将具有自清洁功能。

在所述步骤(3)中的热熔薄膜中添加马来酸酐、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、石墨、纳米二氧化硅、纳米聚苯胺、碳纳米管、聚乙二醇或纳米氧化铁。

所述竹纤维提前进行各种预处理：如纳米二氧化钛的真空预浸润并烘燥处理，纳米氧化锌的抗菌杀菌预处理的真空预浸润并烘燥等处理，石墨、纳米二氧化硅阻燃预处理的真空预浸润并烘燥处理、纳米聚苯胺导电预处理的真空预浸润并烘燥处理、抗静电预处理、相变材料预处理及吸波材料预处理等的真空预浸润并烘燥处理，以提高竹纤维增强复合材料性能。

竹纤维复合材料的生产加工的模具根据产品要求变化，可以是平板、曲面或特定形状。