CN106926525B - 一种纤维增强热塑性复合材料及其制备方法和实施该方法的系统 - Google Patents

一种纤维增强热塑性复合材料及其制备方法和实施该方法的系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纤维增强热塑性复合材料及其制备方法和实施该方法的系统。具体地，本发明公开了一种复合材料，所述复合材料具有以下特征：1)所述复合材料为大面积层状材料，且所述复合材料包含交替排列的纤维织物层和热塑性树脂层；2)所述纤维织物层的层数为m，所述热塑性树脂层的层数为n，且n≥m+1；和3)所述热塑性树脂层经高温熔融、低温硬化后与所述纤维织物层结合形成所述复合材料。本发明还公开了所述复合材料的制备方法和实施该方法的系统。结合所述系统，采用所述方法可连续化、自动化、高效地制备大面积的力学性能优异的纤维增强热塑性复合材料。

Description

一种纤维增强热塑性复合材料及其制备方法和实施该方法的 系统
技术领域
本发明涉及复合材料成型加工技术领域，具体地涉及一种纤维增强热塑性复合材料及其制备方法和实施该方法的系统。
背景技术
在过去的几十年中，合成和无机纤维增强树脂基复合材料凭借其质轻高强、耐腐蚀、抗疲劳等诸多优点获得了极大的发展和应用，在促进社会经济和科技发展方面做出了巨大贡献。但是，合成和无机纤维在生产制造过程中带来的环境污染和能耗过高等问题也成为人们日渐关心的话题，其难以回收再利用也给生存环境带来了沉重负担。上述情况迫使人们重新将目光转向了天然纤维增强复合材料。
天然纤维不仅具有较高的强度和模量、较低的密度、隔声、隔热等性质，而且是生态环保的可再生资源，产量大，价格低廉。近年来，天然纤维增强复合材料得到了飞速发展，已经广泛应用于交通运输、建筑等领域，并且开始由非承载结构向次承载结构过渡。天然纤维增强热塑性复合材料具有韧性好、抗冲击、可回收再利用等优点，其目前的生产方法主要有模压、挤出、注塑、拉挤成型等。模压法是间歇式生产方式，周期长，生产效率较低；挤出和注塑成型只适合生产短切和长纤维增强复合材料，产品的力学性能较差，模具费用昂贵；拉挤成型工艺的产品形状单调，只能生产线形型材，产品横向强度不高。因此目前的生产工艺难以满足需求，这严重阻碍了天然纤维增强热塑性复合材料性能的发挥和应用范围的拓展。
因此，本领域急需开发一种新型的连续、高效、成本低且可制备力学性能优异的天然纤维增强热塑性复合材料的制备方法及实施该方法的系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的连续、高效、成本低且可制备力学性能优异的天然纤维增强热塑性复合材料的制备方法及实施该方法的系统。
本发明的第一方面，提供了一种复合材料，所述复合材料具有以下特征：
1)所述复合材料为大面积层状材料，且所述复合材料包含交替排列的纤维织物层和热塑性树脂层；
2)所述纤维织物层的层数为m，所述热塑性树脂层的层数为n，且n≥m+1；和
3)所述热塑性树脂层经高温熔融、低温硬化后与所述纤维织物层结合形成所述复合材料。
在另一优选例中，所述纤维织物中植物纤维的份量≥80wt％，较佳地≥90wt％，更佳地≥95wt％。
在另一优选例中，所述“大面积”指所述复合材料的长度≥1.0m，且宽度≥1.0m，较佳地长度≥2m，且宽度≥1.2m，更佳地长度≥3m，且宽度≥1.4m。
在另一优选例中，所述复合材料还具有选自下组的一个或多个特征：
1)组成所述纤维织物层的纤维织物选自下组：麻纤维、竹纤维、棉纤维、木纤维、椰子纤维、或其组合；
2)形成所述热塑性树脂层的热塑性塑料的熔点≤250℃；
3)所述复合材料的拉伸强度≥30MPa；
4)所述复合材料的拉伸模量≥1.3GPa。
在另一优选例中，所述纤维织物的编织方式选自下组：平纹、斜纹、缎纹、单向布、多轴向布。
在另一优选例中，所述纤维织物的面密度≤450g/m2，较佳地≤350g/m2。
在另一优选例中，所述热塑性塑料的熔点≤240℃，较佳地≤230℃，更佳地≤200℃。
在另一优选例中，所述热塑性塑料的形式选自下组：薄膜、无纺布、纤维毡、片材。
在另一优选例中，所述热塑性塑料的面密度为180-330g/m2，较佳地为200-310g/m2，更佳地为250-300g/m2。
在另一优选例中，所述热塑性塑料选自下组：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、或其组合。
在另一优选例中，所述复合材料的拉伸强度≥31MPa，较佳地为≥32MPa，更佳地≥33MPa。
在另一优选例中，所述复合材料的拉伸模量≥1.3GPa，较佳地为≥2GPa，更佳地≥2.5GPa。
在另一优选例中，按所述复合材料的总体积计，所述纤维织物的体积占30-60％，较佳地35-55％，更佳地40-50％。
在另一优选例中，所述复合材料的最外层为热塑性树脂层。
在另一优选例中，所述复合材料是采用本发明第二方面所述的方法制备的。
本发明的第二方面，提供了一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)提供纤维织物和热塑性塑料；
2)在第一牵引辊的作用下，将所述纤维织物和所述热塑性塑料交替压合；
3)在钢带的牵引作用下，将步骤2)所得制品牵引进入成型区，依次经预压、热压和冷压，得到经压合的复合材料；和
4)任选地在第二牵引辊的作用下，将前述步骤所得制品牵引出成型区，得到所述复合材料。
在另一优选例中，所述纤维织物和所述热塑性塑料如本发明第一方面所述。
在另一优选例中，在步骤4)之后，还任选地包括步骤：
5)采用自动切割机切割前述步骤所得制品，获得所述复合材料。
在另一优选例中，所述第二牵引辊为压花辊。
在另一优选例中，在步骤2)之前，所述纤维织物经干燥处理；和/或
在步骤1)之前，所述纤维织物经如下处理：
a-1)使用有机溶剂浸泡所述纤维织物；和
a-2)烘干步骤a-1)所得经浸泡处理的纤维织物，并绕卷待用。
在另一优选例中，所述干燥处理是在牵引过程中进行的。
在另一优选例中，所述干燥处理的干燥温度为40-100℃，较佳地为45-90℃。
在另一优选例中，所述干燥处理还包括步骤：沿所述纤维织物前进的方向进行水平吹风。
在另一优选例中，经所述干燥处理的纤维织物的含水量≤10％，较佳地≤5％，更佳地≤3％。
在另一优选例中，实施所述制备方法的车间环境的相对湿度≤40％，较佳地≤30％。
在另一优选例中，所述有机溶剂为硅烷偶联剂-乙醇的混合溶液。
在另一优选例中，所述浸泡处理的浸泡时间为1-30分钟，较佳地为5-25分钟，更佳地为10-20分钟。
在另一优选例中，所述烘干处理的烘干温度为50－110℃，较佳地为60－100℃，更佳地为80－90℃。
在另一优选例中，所述烘干处理在所述烘干温度下的烘干时间为1－20分钟，较佳地为3－15分钟，更佳地为5－10分钟。
在另一优选例中，所述第一牵引辊的牵引速度为v1，所述钢带的牵引速度为v2，所述第二牵引辊的牵引速度为v3，0.1m/min≤v1≤v2≤v3≤4m/min。
在另一优选例中，所述第一牵引辊的牵引速度、所述钢带的牵引速度和所述第二牵引辊的牵引速度均可连续调节。
在另一优选例中，所述第一牵引辊的牵引速度、所述钢带的牵引速度和所述第二牵引辊的牵引速度依次增大0.01-0.1m/min，较佳地0.01～0.05m/min。
在另一优选例中，步骤3)中，所述预压处理在第一热处理温度下进行，所述第一热处理温度为50-150℃；和/或
所述热压处理在第二热处理温度下进行，所述第二热处理温度为155-250℃；和/或
所述冷压处理在第三冷处理温度下进行，所述第三冷处理温度为40－60℃。
在另一优选例中，所述成型区中，用于成型的压辊的间隙为0.1-10mm，较佳地为0.5-8mm，更佳地为1.5-5mm。
本发明的第三方面，提供了一种自动化系统，所述系统从左到右依序包括第一支架、干燥设备、第二支架和成型设备，其中，所述第一支架用于放置纤维织物，所述干燥设备用于干燥经过该设备的纤维织物，所述第二支架用于放置热塑性塑料，所述成型设备用于将所述纤维织物和所述热塑性塑料成型为层状复合材料。
在另一优选例中，所述干燥设备优选为鼓风烘道。
在另一优选例中，所述第二支架中还包含用于放置纤维织物的支架，其个数同第一支架。
在另一优选例中，在所述第一支架和所述干燥设备之间设有第一导向辊，所述第一导向辊用于将位于所述第一支架上的所述纤维织物导向进入所述干燥设备；且在所述干燥设备和所述第二支架之间设有第二导向辊，所述第二导向辊用于将经所述干燥设备干燥处理的纤维织物导向进入所述第二支架；和/或
所述第二支架中，用于支撑经所述第二导向辊导向进入所述第二支架的纤维织物的支架与支撑所述热塑性塑料的支架交替设置。
在另一优选例中，所述第一支架的个数为p，所述第二支架的个数为q，且q＝p+1。
在另一优选例中，在所述第二支架和所述成型设备之间还设有第一牵引辊，用于将交替设置的所述纤维织物与所述热塑性塑料牵引进入所述成型设备；和/或
所述成型设备包含装配于轮毂上且上下相邻布置的一组钢带和位于所述轮毂之间且与所述轮毂轴线平行布置的两组压辊，所述压辊沿水平方向将成型设备分为预压区、热压区和冷压区；和/或
所述预压区和/或所述热压区在钢带外设有用于加热的电热棒；和/或
所述冷压区在钢带外设有用于降温的循环水。
在另一优选例中，所述系统在所述成型设备的右侧还任选地包括选自下组的组件：第二牵引辊、自动切割机、输送辊。
本发明的第四方面，提供了一种制品，所述制品包含本发明第一方面所述的复合材料或由本发明第一方面所述的复合材料形成。
在另一优选例中，所述制品选自下组：内饰件、建材零件、家居饰品、儿童玩具、电器外壳、家具板材、箱体外壳。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
图1是本发明所述方法的生产工艺示意图及所采用的系统的示意图，其中，1─纱架；2─导向辊；3─鼓风烘道；4─塑料薄膜架；5─牵引辊；6─轮毂；7─钢带；8─预压区；9─加压辊；10─热压区；11─冷压区；12─超声波压花辊；13─自动切割机；14─输送辊；15─天然纤维增强热塑性复合材料装饰板；16─搬运机械手；17─运输车；PF─塑料薄膜；NF─天然纤维织物。
具体实施方式
本发明人经过长期而深入的研究，设计组装得到一种新型的可连续化、自动化高效制备大面积且力学性能优异的纤维增强热塑性复合材料的系统。采用所述系统可快速高效地制备纤维增强热塑性复合材料，由于制备过程对所述纤维几乎没有任何损伤，因此，所制得复合材料具有非常优异的力学性能；且由于采用所述方法所制得复合材料的面积可以非常大，这显著扩大了所述复合材料的应用空间。所述制备方法还具有工艺简单、成本低、利于工业化推广等特点。在此基础上，发明人完成了本发明。
术语
如本文所用，术语“植物纤维”和“天然纤维”可互换使用，均指从植物本体中获取的纤维材料及其织物，不包括从动物身体中获取的纤维材料。
如本文所用，术语“纤维增强热塑性复合材料”、“天然纤维增强热塑性复合材料”或者“复合材料”可互换使用，均指具有以下特征的材料：
1)所述复合材料为大面积层状材料，且所述复合材料包含交替排列的纤维织物层和热塑性树脂层；
2)所述纤维织物层的层数为m，所述热塑性树脂层的层数为n，且n≥m+1；和
3)所述热塑性树脂层经高温熔融、低温硬化后与所述纤维织物层结合形成所述复合材料。
复合材料
本发明提供了一种复合材料，所述复合材料具有以下特征：
1)所述复合材料为大面积层状材料，且所述复合材料包含交替排列的纤维织物层和热塑性树脂层；
2)所述纤维织物层的层数为m，所述热塑性树脂层的层数为n，且n≥m+1；和
3)所述热塑性树脂层经高温熔融、低温硬化后与所述纤维织物层结合形成所述复合材料。
在本发明中，所述纤维织物中植物纤维的份量没有特别限制，可根据实际需要在很大范围内变化。
典型地，所述纤维织物中植物纤维的份量≥80wt％，较佳地≥90wt％，更佳地≥95wt％。
在本发明中，所述复合材料的面积可根据实际需要在很大范围内进行变化，在必要的情况下，可通过对其制备过程中所用的设备进行优化，获得更符合需要的各种尺寸的复合材料。
典型地，所述“大面积”指所述复合材料的长度≥1.0m，且宽度≥1.0m，较佳地长度≥2m，且宽度≥1.2m，更佳地长度≥3m，且宽度≥1.4m。
在本发明中，所述纤维织物的类型和/或编织方式、热塑性塑料的种类和/或形式没有特别限制，可根据实际需要在很大范围内进行变化。
在另一优选例中，所述复合材料还具有选自下组的一个或多个特征：
1)组成所述纤维织物层的纤维织物包括(但并不限于)：麻纤维、竹纤维、棉纤维、木纤维、椰子纤维、或其组合；
2)形成所述热塑性树脂层的热塑性塑料的熔点≤250℃；
3)所述复合材料的拉伸强度≥30MPa；
4)所述复合材料的拉伸模量≥1.3GPa。
典型地，所述纤维织物的编织方式包括(但并不限于)：平纹、斜纹、缎纹、单向布、多轴向布。
在另一优选例中，所述纤维织物的面密度≤450g/m2，较佳地≤350g/m2。
在另一优选例中，所述热塑性塑料的熔点≤240℃，较佳地≤230℃，更佳地≤200℃。
典型地，所述热塑性塑料的形式包括(但并不限于)：薄膜、无纺布、纤维毡、片材。
在另一优选例中，所述热塑性塑料的面密度为180-330g/m2，较佳地为200-310g/m2，更佳地为250-300g/m2。
典型地，所述热塑性塑料包括(但并不限于)：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、或其组合。
在另一优选例中，所述复合材料的拉伸强度≥31MPa，较佳地为≥40MPa，更佳地≥50MPa。
在另一优选例中，所述复合材料的拉伸模量≥1.3GPa，较佳地为≥2GPa，更佳地≥2.5GPa。
在另一优选例中，按所述复合材料的总体积计，所述纤维织物的体积占30-60％，较佳地35-55％，更佳地40-50％。
在本发明中，按所述复合材料的总体积计，当所述纤维织物的体积含量≤30％时，由于增强纤维过少，导致所得复合材料的力学性能很差，且与目前常见的短切纤维注塑成型产品相比，体现不出连续纤维增强复合材料的力学性能优势；当所述纤维织物的体积含量≥60％时，树脂含量过少，无法充分浸透纤维，导致复合材料内部的孔隙缺陷过多，同样也会使得所得复合材料的力学性能很差。
在另一优选例中，所述复合材料的最外层为热塑性树脂层。
在本发明中，所述复合材料的最外层的热塑性树脂层的面密度大于内层的热塑性树脂层的面密度，使得所得复合材料的外表面更加光滑美观。
制备方法
本发明提供了一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)提供纤维织物和热塑性塑料；
2)在第一牵引辊的作用下，将所述纤维织物和所述热塑性塑料交替压合；
3)在钢带的牵引作用下，将步骤2)所得制品牵引进入成型区，依次经预压、热压和冷压，得到经压合的复合材料；和
4)任选地在第二牵引辊的作用下，将前述步骤所得制品牵引出成型区，得到所述复合材料。
在另一优选例中，所述纤维织物和所述热塑性塑料如上文所述。
在另一优选例中，在步骤4)之后，还任选地包括步骤：
5)采用自动切割机切割前述步骤所得制品，获得所述复合材料。
在另一优选例中，所述第二牵引辊为压花辊。
在本发明中，在步骤2)之前，所述纤维织物经干燥处理；和/或
在步骤1)之前，所述纤维织物经如下处理：
a-1)使用有机溶剂浸泡所述纤维织物；和
a-2)烘干步骤a-1)所得经浸泡处理的纤维织物，并绕卷待用。
在另一优选例中，所述干燥处理是在牵引过程中进行的。
在另一优选例中，所述干燥处理的干燥温度为40-100℃，较佳地为45-90℃。
在另一优选例中，所述干燥处理还包括步骤：沿所述纤维织物前进的方向进行水平吹风。
在另一优选例中，经所述干燥处理的纤维织物的含水量≤10％，较佳地≤5％，更佳地≤3％。
在另一优选例中，实施所述制备方法的车间环境的相对湿度≤40％，较佳地≤30％。
在本发明中，使用有机溶剂预浸泡所述纤维织物，可有效提高所得复合材料中纤维织物与热塑性树脂的界面结合强度。
在另一优选例中，所述浸泡处理的浸泡时间为1-30分钟，较佳地为5-25分钟，更佳地为10-20分钟。
在另一优选例中，所述烘干处理的烘干温度为50－110℃，较佳地为60－100℃，更佳地为80－90℃。
在另一优选例中，所述烘干处理在所述烘干温度下的烘干时间为1－20分钟，较佳地为3－15分钟，更佳地为5－10分钟。
典型地，所述纤维织物可以在浓度为1-20％的硅烷偶联剂-乙醇溶液中浸泡5-20min，烘干绕卷后用于制备所述复合材料。
通常，所述第一牵引辊的牵引速度、所述钢带的牵引速度和所述第二牵引辊的牵引速度要依次适量增大，以保证所得复合材料不屈曲、不堆积、不偏斜、不断裂。
具体地，所述第一牵引辊的牵引速度为v1，所述钢带的牵引速度为v2，所述第二牵引辊的牵引速度为v3，0.1m/min≤v1≤v2≤v3≤4m/min。
在另一优选例中，所述第一牵引辊的牵引速度、所述钢带的牵引速度和所述第二牵引辊的牵引速度均可连续调节。
在另一优选例中，所述第一牵引辊的牵引速度、所述钢带的牵引速度和所述第二牵引辊的牵引速度依次增大0.01-0.1m/min，较佳地0.01～0.05m/min。
在本发明中，步骤3)中，所述预压处理在第一热处理温度下进行，所述第一热处理温度为50-150℃；和/或
所述热压处理在第二热处理温度下进行，所述第二热处理温度为155-250℃；和/或
所述冷压处理在第三冷处理温度下进行，所述第三冷处理温度为40－60℃。
在另一优选例中，所述成型区中，用于成型的压辊的间隙为0.1-10mm，较佳地为0.5-8mm，更佳地为1.5-5mm。
在所述制备方法中，所述牵引辊的压力由气泵提供，开合由气阀控制，转速由电机控制。
在本发明中，所述预压处理温度、热压处理温度使用电热棒加热，所述冷压处理温度采用循环水冷却。
在本发明中，为尽量降低复合材料的孔隙率并提高热塑性树脂层对纤维织物层的浸渍效果，预压处理温度一般在热塑性树脂玻璃化温度或软化点温度以上10-50℃，以将物料充分压实，排除层间积存的气体，提高物料的传热效率；热压处理温度一般设定在热塑性树脂熔点20-50℃以上，以使树脂熔体充分浸渍纤维，排除孔隙缺陷，同时形成良好的界面结合效果；但所述预压处理温度和所述热压处理温度均要远低于热塑性树脂和天然纤维的热分解温度。
在本发明中，所述成型区的成型压力由上下钢带之间的间隙以及压辊之间的间隙共同控制。
在本发明中，所述钢带需定期喷涂脱模剂，以防止树脂粘连钢带，喷涂的时间间隔为15-60min。
在本发明中，使用所述方法制得的所述复合材料的尺寸可根据实际需要在很大范围内进行变化，因而可以满足各种应用需求。
系统
本发明还提供了一种自动化系统，所述系统从左到右依序包括第一支架、干燥设备、第二支架和成型设备，其中，所述第一支架用于放置纤维织物，所述干燥设备用于干燥经过该设备的纤维织物，所述第二支架用于放置热塑性塑料，所述成型设备用于将所述纤维织物和所述热塑性塑料成型为层状复合材料。
在另一优选例中，所述干燥设备优选为鼓风烘道。
在另一优选例中，所述第二支架中还包含用于放置纤维织物的支架，其个数同第一支架。
在本发明中，在所述第一支架和所述干燥设备之间设有第一导向辊，所述第一导向辊用于将位于所述第一支架上的所述纤维织物导向进入所述干燥设备；且在所述干燥设备和所述第二支架之间设有第二导向辊，所述第二导向辊用于将经所述干燥设备干燥处理的纤维织物导向进入所述第二支架；和/或
所述第二支架中，用于支撑经所述第二导向辊导向进入所述第二支架的纤维织物的支架与支撑所述热塑性塑料的支架交替设置。
在另一优选例中，所述第一支架的个数为p，所述第二支架的个数为q，且q＝p+1。
在本发明中，在所述第二支架和所述成型设备之间还设有第一牵引辊，用于将交替设置的所述纤维织物与所述热塑性塑料牵引进入所述成型设备；和/或
所述成型设备包含装配于轮毂上且上下相邻布置的一组钢带和位于所述轮毂之间且与所述轮毂轴线平行布置的两组压辊，所述压辊沿水平方向将成型设备分为预压区、热压区和冷压区；和/或
所述预压区和/或所述热压区在钢带外设有用于加热的电热棒；和/或
所述冷压区在钢带外设有用于降温的循环水。
在另一优选例中，所述系统在所述成型设备的右侧还任选地包括选自下组的组件：第二牵引辊、自动切割机、输送辊。
在本发明中，所述干燥设备内设与所述第一支架个数相同的支撑架，各支撑架之间平行等间距布置，其间距为10-30cm。
应用
本发明还提供了一种制品，所述制品包含所述的复合材料或由所述的复合材料形成。
典型地，所述制品包括(但并不限于)：内饰件、建材零件、家居饰品、儿童玩具、电器外壳、家具板材、箱体外壳。
与现有技术相比，本发明具有以下主要优点：
(1)所述复合材料具有优异的力学性能且面积可以非常大，其应用前景非常广阔；
(2)所述制备方法可连续、自动、高效地制备所述复合材料；
(3)所述制备方法工艺简单、成本低、制品尺寸可控，且易于获得大面积复合材料；
(4)所述制备方法对所述纤维织物的性能基本无损伤；
(5)所述系统可高精准地完成所述制备方法；
(6)所述制备系统既可以生产表面具有特殊花纹、可直接使用的终端产品，也可以生产用于制备形状复杂结构的中间产品。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例1制备装饰板1
采用聚丙烯(PP)薄膜和黄麻纤维(JF)制备复合材料装饰板。其中聚丙烯薄膜为无纺布，面密度为300g/m2，幅宽为1.0m，共5层；黄麻纤维为平纹织物，面密度为250g/m2，幅宽1.0m，共4层。
设定鼓风烘道温度为80℃，预压区温度为130℃，热压区温度为220℃，钢带运行速度为1.0m/min，压辊间隙调整为1.5mm，自动切割距离设定为2.0m。钢带升温期间，在表面喷涂两次干粉脱模剂。待所有温度稳定至设定温度的±5℃后，将层叠物料通过牵引辊引入钢带热压成型区，打开压花辊、切割机、机械手，即可自动制备表面带有花纹的黄麻纤维增强聚丙烯复合材料装饰板1，其长度为2.0m，宽度为1.0m。
为了证明该连续化制备方法对纤维织物的力学性能损害很小，采用传统模压法制备了对比用板材，该对比用板材的原材料及铺层与装饰板1完全相同。模压工艺条件为220℃、2MPa、7min。
在相同的条件下测试了两种板材的拉伸性能，结果如下：装饰板1的拉伸强度为40.5MPa，拉伸模量为1.32GPa；对比用模压板材的拉伸强度为41.2MPa，拉伸模量为1.39GPa。由此可见，采用该连续化制备方法得到的装饰板1的力学性能与传统模压法制备得到的模压板材的力学性能基本一致，证明该方法对纤维织物力学性能的损害很小。
实施例2制备装饰板2
采用高密度聚乙烯(HDPE)和亚麻纤维(FF)制备复合材料装饰板。其中聚乙烯为片材，面密度为300g/m2，幅宽1.3m，，共6层；亚麻纤维布的面密度为250g/m2，平纹，幅宽1.3m，，共5层。
设定鼓风烘道温度为50℃，预压区温度为100℃，热压区温度为200℃，钢带运行速度为1.2m/min，压辊间隙调整为2.0mm，自动切割距离设定为4.0m。钢带升温期间，在表面喷涂两次干粉脱模剂。待所有温度稳定至设定温度的±5℃后，将层叠物料通过牵引辊引入钢带热压成型区，打开切割机、机械手，即可自动制备表面光滑的亚麻纤维增强聚乙烯复合材料装饰板2，其长度为4.0m，宽度为1.3m。
为了证明该连续化制备方法对纤维织物的力学性能损害很小，采用传统模压法制备了对比用板材，该对比用板材的原材料及铺层与装饰板2完全相同。模压工艺条件为200℃、2MPa、5min。
在相同的条件下测试了两种板材的拉伸性能，结果如下：装饰板2的拉伸强度为33.8MPa，拉伸模量为4.7GPa；对比用模压板材的拉伸强度为35.6MPa，拉伸模量为4.9GPa。由此可见，采用该连续化制备方法得到的装饰板2的力学性能与模压法基本一致，证明该方法对纤维织物力学性能的损害很小。
实施例3制备汽车内饰板
将实施例2所得装饰板2在红外加热装置中加热1min后，迅速放入钢制模具的阴模中，快速闭合阳模，加压，在40℃下保压30s，制备出亚麻纤维增强PE复合材料汽车内饰板坯件，最后再经修边、开孔、打磨、喷涂即可得到汽车内饰板成品。
结果
对实施例3所得汽车内饰板的承载性能进行测试。
将实施例3所得的内饰板两端支起，上面放置重物，测试承载性能。逐渐增加放置物的重量，当内饰板的最大变形量超过5cm或出现断裂时停止测试。结果发现该内饰板的最大承载重量为80Kg，可以作为一般性承载结构使用。
对比例1装饰板C1-C3(复合材料中纤维织物的体积＜30％)
同实施例1，区别在于：所采用的聚丙烯无纺布的面密度逐渐增大，分别为350g/m2、400g/m2和500g/m2三种，对应所制备出装饰板C1-C3中纤维体积含量分别为27.1％(C1)、23.7％(C2)和20.3％(C3)。
结果
在同实施例1相同的条件下测试装饰板C1-C3的力学性能，随着纤维体积含量由27.1％降低到20.3％，装饰板C1-C3的拉伸强度分别为37.3MPa、35.6MPa和30.9MPa，装饰板C1-C3的拉伸模量分别为1.26GPa、1.15GPa和1.03Gpa，均明显小于装饰板1的力学性能。由此可见，当纤维织物的体积<30％时，将导致所得装饰板的力学性能明显降低。
对比例2装饰板C4-C5(复合材料中纤维织物的体积＞60％)
同实施例1，区别在于：所采用的黄麻纤维织物的面密度为500g/m2，PP无纺布的面密度为150g/m2，所制得装饰板C4的纤维体积含量为63.9％；黄麻纤维织物的面密度为600g/m2，PP无纺布的面密度为150g/m2，所制得装饰板C5的纤维体积含量为67.2％。
在同实施例1相同的条件下测试了装饰板C4-C5的力学性能，随着纤维体积含量由63.9％增大到67.2％，装饰板C4-C5的拉伸强度分别为15.8MPa和14.6MPa，装饰板C4-C5的拉伸模量分别为0.68GPa和0.6Gpa，均远远低于装饰板1的力学性能。由此可见，当纤维织物的体积含量>60％时，会严重降低所得装饰板的力学性能。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (11)

1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料具有以下特征：
1)所述复合材料为大面积层状材料，且所述复合材料包含交替排列的纤维织物层和热塑性树脂层；
2)所述纤维织物层的层数为m，所述热塑性树脂层的层数为n，且n≥m+1；和
3)所述热塑性树脂层经高温熔融、低温硬化后与所述纤维织物层结合形成所述复合材料；
按所述复合材料的总体积计，所述纤维织物的体积占30-60％；
所述“大面积”指所述复合材料的长度≥1.0m，且宽度≥1.0m；
所述的复合材料通过以下方法制备，如下步骤：
1)提供纤维织物和热塑性塑料；
2)在第一牵引辊的作用下，将所述纤维织物和所述热塑性塑料交替压合；
3)在钢带的牵引作用下，将步骤2)所得制品牵引进入成型区，依次经预压、热压和冷压，得到经压合的复合材料；和
4)在第二牵引辊的作用下，将前述步骤所得制品牵引出成型区，得到所述复合材料；
所述第一牵引辊的牵引速度为v1，所述钢带的牵引速度为v2，所述第二牵引辊的牵引速度为v3，0.1m/min≤v1≤v2≤v3≤4m/min；
所述第一牵引辊的牵引速度、所述钢带的牵引速度和所述第二牵引辊的牵引速度依次增大0.01-0.1m/min；
且所述的复合材料采用以下的自动化系统制备，
所述系统从左到右依序包括第一支架、干燥设备、第二支架和成型设备，其中，所述第一支架用于放置纤维织物，所述干燥设备用于干燥经过该设备的纤维织物，所述第二支架用于放置热塑性塑料，所述成型设备用于将所述纤维织物和所述热塑性塑料成型为层状复合材料；
在所述第二支架和所述成型设备之间还设有第一牵引辊，用于将交替设置的所述纤维织物与所述热塑性塑料牵引进入所述成型设备；和
所述成型设备包含装配于轮毂上且上下相邻布置的一组钢带和位于所述轮毂之间且与所述轮毂轴线平行布置的两组压辊，所述压辊沿水平方向将成型设备分为预压区、热压区和冷压区；和
所述预压区和所述热压区在钢带外设有用于加热的电热棒；和
所述冷压区在钢带外设有用于降温的循环水；
所述系统在所述成型设备的右侧还包括选自下组的组件：第二牵引辊、自动切割机、输送辊；
所述纤维织物中植物纤维的份量≥80wt％；
所述预压处理在第一热处理温度下进行，所述第一热处理温度为50-150℃；
所述热压处理在第二热处理温度下进行，所述第二热处理温度为155-250℃：
所述冷压处理在第三冷处理温度下进行，所述第三冷处理温度为40－60℃。
2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料还具有选自下组的一个或多个特征：
1)组成所述纤维织物层的纤维织物选自下组：麻纤维、竹纤维、棉纤维、木纤维、椰子纤维、或其组合；
2)形成所述热塑性树脂层的热塑性塑料的熔点≤250℃；
3)所述复合材料的拉伸强度≥30MPa；
4)所述复合材料的拉伸模量≥1.3GPa。
3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述热塑性塑料选自下组：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯，或其组合。
4.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，在步骤2)之前，所述纤维织物经干燥处理；和/或
在步骤1)之前，所述纤维织物经如下处理：
a-1)使用有机溶剂浸泡所述纤维织物；和
a-2)烘干步骤a-1)所得经浸泡处理的纤维织物，并绕卷待用。
5.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述热塑性塑料的面密度为180-330g/m2。
6.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述纤维织物中植物纤维的份量≥90wt％。
7.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述纤维织物中植物纤维的份量≥95wt％。
8.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，在步骤4)之后，还任选地包括步骤：
5)采用自动切割机切割前述步骤所得制品，获得所述复合材料。
9.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，在所述第一支架和所述干燥设备之间设有第一导向辊，所述第一导向辊用于将位于所述第一支架上的所述纤维织物导向进入所述干燥设备；且在所述干燥设备和所述第二支架之间设有第二导向辊，所述第二导向辊用于将经所述干燥设备干燥处理的纤维织物导向进入所述第二支架。
10.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述第一支架的个数为p，所述第二支架的个数为q，且q＝p+1。
11.一种制品，其特征在于，所述制品包含权利要求1所述的复合材料或由权利要求1所述的复合材料形成。
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