[发明专利]一种复合材料用含树脂的短纤纱织物的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于热塑性树脂复合材料的制备领域，特别涉及一种复合材料用含树脂的短纤纱织物的制备方法。

背景技术

天然植物纤维增强热塑性树脂因为具有可循环使用和可反复加工成形的特点被归类为绿色复合材料。植物纤维的纤维素含量高、强度大；热塑性树脂力学性能好，耐腐蚀，隔音性能好，能量吸收能力好，耐冲击，无脆性断裂，最主要是具有热固性树脂没有的可重复熔融加工和使用的特点。通常，使用短纤维增强热塑性树脂的复合材料，由于纤维长度短，往往不能达到长丝复合材料较高的力学要求。以往，短纤维只是在热塑性树脂内添加少量，用以增强树脂强度。而非树脂粘结大量纤维的高强度复合材料。植物纤维都是短纤维，所以采用植物纤维加捻纺制成短纤纱织造织物来制造热塑性树脂的复合材料，这样可以取代以往的玻璃纤维长丝或化纤织物的复合材料，拓宽材料的应用范围，达到更高的性能要求，也是绿色复合材料研究的一个主要方向。

但是，短纤纱是纤维通过加捻纺制而成的，尤其是增强复合材料所采用的纱线通常对力学要求较高，所以纱线捻度也较大，这样纱线中的纤维就紧密地抱合缠绕挤压，纤维间的间隙很小，而热塑性树脂的熔融流动性能较差，熔体粘度较大，综合以上原因，短纤纱织物增强热塑性塑料就存在树脂很难浸润到织物的纱线内部的问题，而仅包覆在织物的纱线表面上，这会严重影响复合材料的力学性能，因为基体向增强纤维传递应力的媒介和传递体减少了，从而影响复合材料受力时的能量吸收和损坏模式。

目前短纤纱织物增强热塑性塑料复合材料的加工方法主要包括：铺层热压和混织。专利CN201010505660.7采用三维正交机织麻织物作为预制件，将预制件织物与聚丙烯膜铺层热压，所制备的复合材料同样存在聚丙烯聚集在织物和纱线表面，浸润不完全的问题，将复合材料切开后观察其内部纱线还存在未被浸润部分；CN 200710150837.4将亚麻纱与聚丙烯长丝并股共织成针织物预制件，利用常规热压复合成型方法直接热压复合固化成型为复合材料；CN200910309019.3将聚丙烯撕裂膜长带梳理成长丝线，再将亚麻绳和聚丙烯丝线编织成片，覆盖钢板后热压，制作麻纤维/聚丙烯纤维复合板材，以上这几种加工方法，也都不能解决热塑性塑料熔融后无法浸润到织物内部和纱线内部的问题，这将严重影响复合材料的力学性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种复合材料用含树脂的短纤纱织物的制备方法，该方法操作方便，成本低廉，环保清洁，适用于各种短纤纱织物的复合材料。

本发明的一种复合材料用含树脂的短纤纱织物的制备方法，包括：

使用热塑性树脂的乳液浸渍短纤纱织物，然后干燥，得到含树脂的短纤纱织物；其中所述的热塑性树脂的玻璃化温度为40~120℃。

所述的短纤纱织物为采用棉、毛、麻、丝（绢）、化纤切断的纤维中的一种或几种经纺纱制得的纱线所织造的织物。

所述的短纤纱织物为三维正交苎麻机织物、亚麻平纹机织物、毛涤混纺机织物、黄麻编织物或全棉纬编针织物。

所述的热塑性树脂是热熔性的或是含潜在交联组成的树脂（N-羟甲丙烯酰胺或丙烯酸羟乙酯）。

所述的热塑性树脂的乳液是丙烯酸酯类单体、苯乙烯中的几种，通过乳液聚合得到的热塑性树脂的乳液；其中丙烯酸酯类单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、N-羟甲丙烯酰胺和丙烯酸羟乙酯。

所述的热塑性树脂的乳液中热塑性树脂的重量百分浓度为1-10%。

所述的干燥是去除多余的热塑性树脂的乳液，自然干燥或烘干。

用上述树脂乳液处理短纤纱织物解决了短纤纱中纤维紧密抱合，纤维间空隙小以及热塑性树脂的熔融流动性较差而不能进入织物和纱线内部的问题，从而很大程度地提高了短纤纱织物的纤维间的结合力，本发明的树脂含有羧基或羟基或酰胺基可和天然纤维的羟基结合，非极性基团可和化纤（合成纤维）及基体树脂结合，解决了纱线跟基体树脂的粘合力问题。

聚合物乳液应用在纱线增强复合材料中可以明显地改善树脂和纱线纤维的结合力，提高复合材料的力学性能，尤其是采用低玻璃化温度的树脂可使弹性和抗冲击性大幅增加；使用本方法操作方便，成本低廉，环保清洁，适用于各种短纤纱织物的复合材料。

本发明采用热塑性树脂的乳液来预处理短纤纱织物。

本发明的热塑性树脂的单体是丙烯酸系单体和苯乙烯，其中的含羧基、羟基酰胺的单体是用于改善纤维和基体树脂的粘合性或是同时做潜在交联之用。