[发明专利]短切麻纤维/碳纤维/热塑性聚合物复合材料板

说明书

本发明公开了一种短切麻纤维/碳纤维/热塑性聚合物复合材料板，为夹芯结构，由上、下表层和中间芯层热压制成；所述上、下表层为短切麻纤维/热塑性聚合物片料，中间芯层为短切碳纤维/热塑性聚合物片料。本发明将麻纤维、碳纤维分别与二分之一用量的热塑性聚合物混合成片后再叠合压制具有特殊的夹芯结构，有效解决了热塑性聚合物与植物纤维和碳纤维混料困难的问题，使植物纤维和碳纤维在热塑性聚合物中分散均匀，从而提高复合材料的性能。具有工艺过程简化，操作更简单的特点。本发明制得的短切纤维/热塑性聚合物复合材料兼具碳纤维、植物纤维和热塑性聚合物的多重优点，力学性能极佳，可回收，可降解，制备方法操作简单。

技术领域

本发明涉及一种聚合物复合材料板及其制备方法，具体涉及一种短切麻纤维/碳纤维/热塑性聚合物复合材料板及其制备方法，属于复合材料领域。

背景技术

近年来，随着车用材料的轻量化及新能源汽车的蓬勃发展，以碳纤维为增强材料的聚合物基复合材料板材在汽车工业中的用量迅速上升，应用范围已经从汽车传统的外饰件、内饰件、空调件扩展到包括发动机和底盘在内的结构件等诸多零部件。

目前汽车行业使用的复合材料以碳纤(长纤)增强热固性聚合物基复合材料为主。而车用高分子材料今后的重点发展方向除轻量化、高性能化以外，对材料的环保性及可回收性也提出更高要求。热塑性聚合物与热固性聚合物相比，具有很好的可回收性；以麻纤维为代表的植物纤维具有生物分解性，可以加速复合材料废弃物的降解，具有较好的环保性。如果将植物纤维与碳纤维在热塑性聚合物中混合使用，可以兼顾性能、环保以及可回收要求，在汽车行业中有广阔的应用前景。

与长纤维/聚合物复合材料相比，短切纤维/聚合物复合材料更具有自动化生产及成本优势。通常来说，短切纤维包括了所有长度较短的无机纤维及有机纤维，短切纤维是将长纤维经纤维切断设备短切而成，其范围涵盖所有长度较短的无机或有机纤维。但是，将短切植物纤维、短切碳纤维与热塑性聚合物直接混合后制备的复合材料板力学性能并不令人满意。主要原因在于：短切植物纤维、短切碳纤维均容易聚集成团，两者同时加入热塑性聚合物中会导致混料难度增大，且很难在热塑性聚合物中分散均匀，从而使复合材料板性能劣化。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种短切麻纤维/碳纤维/热塑性聚合物复合材料板，解决短切麻纤维/碳纤维/热塑性聚合物复合材料板的力学性能不强等问题。

本发明还提供该短切麻纤维/碳纤维/热塑性聚合物复合材料板的制备方法，解决短切植物纤维、短切碳纤维与热塑性聚合物混料加工困难，质量难以控制的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种短麻切纤维/碳纤维/热塑性聚合物复合材料板，其特征在于，为夹芯结构，由上、下表层和中间芯层热压制成；所述上、下表层为短切麻纤维/热塑性聚合物片料，中间芯层为短切碳纤维/热塑性聚合物片料。

进一步，所述短切麻纤维/热塑性聚合物片料由短切麻纤维、增容剂和热塑性聚合物按重量比为10：1.0-2.0：50的原料混炼而成；所述短切碳纤维/热塑性聚合物片料由短切碳纤维、增容剂和热塑性聚合物按重量比为5：1.0-2.0：50混炼而成。

所述热塑性聚合物采用低密度聚乙烯，所述增容剂为马来酸酐接枝聚乙烯。

本发明还提供一种短切麻纤维/碳纤维/热塑性聚合物复合材料板的制备方法，包括如下步骤：

1)将麻纤维用质量浓度2％的氢氧化钠水溶液浸泡24h(碱处理)后洗净干燥备用；

2)将麻纤维、增容剂和热塑性聚合物在双辊开炼机中混炼成复合材料片料得片料I，其组份配比同上；

3)将碳纤维、增容剂和热塑性聚合物在双辊开炼机中混炼成复合材料片料得片料II，其组份配比同上；