CN108250464A - 一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法 - Google Patents

一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于连续预浸带制备领域，具体涉及一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法。本发明先将未加捻的非连续生物质纤维束、热塑性聚合物和偶联剂的混合粉末经热压制成增强型热塑性聚合物薄膜材料；根据所需预浸带的厚度，再将增强型热塑性聚合物薄膜材料纵向相接，层积平铺形成多层结构的薄膜并经热压成型，重复以上操作将多层薄膜材料延长至所需长度，即完成连续型预浸带的制备。本发明将生物质纤维和热塑性聚合物引入到预浸带中，解决热塑性聚合物粘度大，难于浸入纤维绳及生物质纤维不连续的问题，通过薄膜材料交错层积热压法避免了端头重叠接长时，因热压造成纤维随着聚合物流动而分散，接头处纤维不连续而造成的缺陷。

Description

一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的 方法
技术领域
本发明属于连续预浸带制备领域，具体涉及一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法。
背景技术
缠绕成型具有生产率高、设计性强、强度高、精度高等突出优点，在航天、军工及民品方面得到广泛应用，连续预浸带是缠绕成型所需的材料，然而，现有缠绕成型用预浸带中的纤维多为人造纤维，树脂多为热固型聚合物，虽然浸渍效果好、工艺较为成熟，但人造纤维的生产污染环境，回收利用非常困难；且热固型树脂韧性较差，不利于二次加工。与之相比热塑性聚合物则韧性好、强度高、可多次反复加工成型，存在的问题是润湿性差，影响与增强纤维的界面结合。
利用生物质纤维制备增强型热塑性塑料预浸带既有良好的环保效益又具有反复成型、强度大、韧性高的优势，但目前存在的问题是生物质纤维为非连续细长形态，难于形成连续的绳或带状预浸渍材料。
已有生物质纤维增强热塑性聚合物制备预浸带的方法大多都是将纤维通过打捻拧绳实现连续化，之后再涂覆上一层热塑性聚合物制备连续预浸带，但热塑性聚合物粘度大，难以浸入打捻的纤维绳，纤维与纤维之间容易形成无胶空穴，这会对复合材的物理力学性能造成极大的影响。热压工艺是制备纤维增强聚合物复合材料的方法之一，它可以实现纤维的定向铺装，产品外观形状可通过模具加以固定，利用压力加强对生物质纤维的渗透，且可一次成型大幅面板材，生产效率高，具有制备连续型定向预浸带的潜力。
发明内容
为解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法。
本发明技术方案：
一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法步骤如下：
步骤a：通过第一热压模具将未加捻的生物质纤维束、热塑性聚合物粉末和偶联剂粉末的混合物经热压制成增强热塑性聚合物薄膜材料；
步骤b：通过第二热压模具将步骤a制得的相同尺寸、厚度的增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接，层积铺装多层薄膜材料，将所述多层薄膜材料热压成型，所述多层薄膜铺装时使相邻上下层增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接处相互错开；
步骤c：将步骤b热压成型的多层结构薄膜从第二热压模具中取出，将其未经热压的端头放置在第二热压模具的一端，按步骤b方法沿此未经热压的端头继续铺设步骤a的增强热塑性聚合物薄膜材料，并热压成型，按此方法延长至预浸带所需长度，即完成连续型预浸带的制备。
进一步的，步骤a通过第一热压模具制备增强热塑性聚合物薄膜材料的具体操作为：
步骤a1：将未加捻的生物质纤维束定向铺装在第一热压模具第一底座上的第一带状凹模内，将纤维束由第一带状凹模两端相对的底座侧壁上的第一孔洞和第二孔洞内穿出，对纤维束施加一定张力，使纤维束完全伸展并固定在距离第一带状凹模底面0.3～0.6mm的位置；
步骤a2：将热塑性聚合物和偶联剂的混合粉末均匀铺置于第一带状凹模内，所述混合粉末铺置厚度比所需增强热塑性聚合物薄膜材料的厚度高0.2～0.5mm，并将纤维束包覆于混合粉末中；
步骤a3、在第一底座两端与第一盖板相对的平面上各放置一块与所需增强热塑性聚合物薄膜材料的厚度相同的钢条，盖上第一盖板，将第一热压模具放入热压机中在一定温度和压强下热压一定时间，再保持该压强冷压一定时间使其恢复室温，制得增强热塑性聚合物薄膜材料。
进一步的，步骤a所述第一热压模具包括第一底座和第一盖板，所述第一底座纵向设有至少两个非贯通的第一带状凹模，与第一带状凹模的两端对应的第一底座两侧壁上设有贯通侧壁的第一孔洞和第二孔洞，所述第一盖板上设有非贯通的第一带状凸模，所述第一带状凸模与第一底座上第一带状凹模相匹配。
进一步的，所述第一热压模具第一底座上的第一带状凹模的一端设有垂直于带状凹模的长方体卡槽，卡槽用于放置长方体活动块，活动块与第一带状凹模对应的位置设有贯通活动块的第三孔洞，当活动块放置在卡槽内时，活动块上的第三孔洞与同侧底座侧壁上的第一孔洞相对应并位于同一水平位置，第三孔洞用于使生物质纤维束从其中穿出。
进一步的，步骤a所述生物质纤维束为直径为300～500μm的麻纤维束、竹纤维束或棉纤维束；或长度为200～500mm的竹篾或木丝。
进一步的，步骤a所述热塑性聚合物为聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯或聚乳酸，所述偶联剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯或硅烷偶联剂。
进一步的，步骤a所述热压温度为160～180℃，热压压强为2～6MPa，热压时间为4～6min；所述冷压压强为2～6MPa，冷压时间为5～7min。
进一步的，步骤b和步骤c通过第二热压模具制备连续型预浸带的具体操作步骤为：
步骤b1：将步骤a制得的相同尺寸、厚度的增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接，层积交错平铺在第二底座的第二带状凹模底面形成第一层薄膜，相邻两条增强热塑性聚合物薄膜材料的相邻两端相接处对齐并无缝隙；
步骤b2：在第一层薄膜上平铺第二层薄膜，所述上下层薄膜上增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接处相互错开，根据所需预浸带的厚度要求铺设多层薄膜；
步骤b3：在第二底座两端与第二盖板相对的平面上各放置一块与所需预浸带厚度相同的钢条，盖上第二盖板，将第二热压模具放入热压机中在一定温度和压强下热压一定时间，再保持该压强冷压一定时间使其恢复室温，打开第二盖板取出热压成型的预浸带；
步骤c1：将预浸带未经热压的端头放置在第二热压模具上第二带状凹模的端头，按步骤b2和b3的方法继续铺设增强热塑性聚合物薄膜材料并热压成型，按此方法延长增强热塑性聚合物薄膜至所需长度，即完成连续型预浸带的制备。
进一步的，步骤b所述第二热压模具包括第二底座和第二盖板，所述第二底座纵向设有至少两个贯通的第二带状凹模；所述第二盖板上设有贯通的第二带状凸模，所述第二带状凸模与第二底座上第二带状凹模相匹配。
进一步的，步骤b所述热压温度为160～180℃，热压压强为2～6MPa，热压时间为4～6min；所述冷压压强为2～6MPa，冷压时间为5min。
本发明有益效果：
一、本发明将质轻高强、绿色环保、来源广泛的生物质纺织纤维和韧性高、加工性能优良的热塑性聚合物引入到缠绕成型所用的预浸带中，为解决生物质纤维非连续、打捻拧绳后不利于热塑性聚合物浸渍的问题，提出采用纤维束制备薄膜，通过交错层积的方式制备生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，采用模具加压浸渍纤维束制备薄膜材料，解决热塑性聚合物粘度大，且纤维打捻连续后更难于浸渍的问题。
二、本发明通过薄膜材料交错层积热压法将非连续的生物质纤维制备成连续预浸带，并避免了端头重叠接长时，因热压造成纤维随着树脂流动而分散、接头处纤维不连续而造成的缺陷。
三、本发明制备工艺简单，所用原料成本低，易于操作，无环境污染问题。
附图说明
图1为第一热压模具第一底座1的轴测图；
图2为活动块105的轴测图；
图3为第一热压模具第一盖板2的轴测图；
图4为第二热压模具第二底座3的轴测图；
图5为第二热压模具第二盖板4的轴测图；
图中：1、第一底座；101、第一带状凹模；102、第一孔洞；103、第二孔洞；104、卡槽；105、活动块；106、第三孔洞；2、第一盖板；201、第一带状凸模；3、第二底座；301、第二带状凹模；4、第二盖板；401、第二带状凸模。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1
本实施例提供了一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，本方法需要制备的连续型预浸带厚度为5mm，宽度为10mm，具体制作步骤如下：
步骤a1：将未加捻的直径为300μm的剑麻纤维束定向铺装在第一热压模具第一底座1上的非贯通的第一带状凹模101内，第一带状凹模101的宽度为10mm，将活动块105放置在卡槽104内，将纤维束一端由活动块上的第三孔洞106中穿出，在从与活动块105相邻的底座侧壁上的第一孔洞102中穿出，纤维束的另一端从底座另一端侧壁上的第二孔洞103内穿出，对纤维束施加一定张力，使纤维束完全伸展并固定在距离第一带状凹模101底面0.5mm的位置；
步骤a2：将聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合粉末均匀铺置于第一带状凹模101内，所述混合粉末铺置厚度为1.2mm，并将纤维束包覆于混合粉末中；
步骤a3、在第一底座1两端与第一盖板2相对的平面上各放置一块厚度为1.1mm的钢条，盖上第一盖板2，将第一热压模具放入热压机中在170℃和2MPa下热压5min，再经2MPa压强冷压5min使其恢复室温，制得增强热塑性聚合物薄膜材料，取出活动块105，可以方便地将增强热塑性聚合物薄膜材料从第一带状凹模101内取出。
步骤b1：将步骤a3制得的厚度为1.1mm，宽为10mm的增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接平铺在第二底座3的宽度为10mm的第二带状凹模301底面形成第一层薄膜，相邻两张增强热塑性聚合物薄膜材料的相邻两端相接处对齐并无缝隙；
步骤b2：在第一层薄膜上逐层铺设薄膜，共铺设5层，多层薄膜厚度为5.5mm，所述上下层薄膜上增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接处相互错开；
步骤b3：在第二底座3两端与第二盖板4相对的平面上各放置一块厚度为5mm的钢条，盖上第二盖板4，将第二热压模具放入热压机中在170℃和2MPa下热压5min，再经2MPa压强冷压5min使其恢复室温，打开第二盖板4取出热压成型厚度为5mm的预浸带；
步骤c1：由于增强热塑性聚合物薄膜材料在铺设多层薄膜时是交错铺设的，因此第一次热压后，预浸带两端会留有未经热压的增强热塑性聚合物薄膜材料端头，将预浸带未经热压的端头放置在第二热压模具上第二带状凹模301的端头，按步骤b2和b3的方法继续铺设增强热塑性聚合物薄膜材料并热压成型，按此方法延长增强热塑性聚合物薄膜至所需长度，即完成厚度为5mm，宽度为10mm的连续型预浸带的制备。
所述第一热压模具包括第一底座1和第一盖板2，所述第一底座1纵向设有至少两个非贯通的第一带状凹模101，与第一带状凹模101的两端对应的第一底座1两侧壁上设有贯通侧壁的第一孔洞102和第二孔洞103，所述第一盖板2上设有非贯通的第一带状凸模201，所述第一带状凸模201与第一底座1上第一带状凹模101相匹配。
所述第一热压模具第一底座1上的第一带状凹模101的一端设有垂直于带状凹模的长方体卡槽104，卡槽104用于放置长方体活动块105，活动块105与第一带状凹模101对应的位置设有贯通活动块的第三孔洞106，当活动块105放置在卡槽104内时，活动块105上的第三孔洞106与同侧底座侧壁上的第一孔洞102相对应并位于同一水平位置，第三孔洞106用于使生物质纤维送从其中穿出。
所述第二热压模具包括第二底座3和第二盖板4，所述第二底座3纵向设有至少两个贯通的第二带状凹模301；所述第二盖板4上设有贯通的第二带状凸模401，所述第二带状凸模401与第二底座3上第二带状凹模301相匹配。
实施例2
本实施例提供了一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，本方法需要制备的连续型预浸带厚度为3mm，宽度为20mm，具体制作步骤如下：
步骤a1：将未加捻的直径为500μm的竹纤维束定向铺装在第一热压模具第一底座1上的非贯通的第一带状凹模101内，第一带状凹模101的宽度为20mm，将活动块105放置在卡槽104内，将纤维束一端由活动块上的第三孔洞106中穿出，在从与活动块105相邻的底座侧壁上的第一孔洞102中穿出，纤维束的另一端从底座另一端侧壁上的第二孔洞103内穿出，对纤维束施加一定张力，使纤维束完全伸展并固定在距离第一带状凹模101底面0.3mm的位置；
步骤a2：将聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯的混合粉末均匀铺置于第一带状凹模101内，所述混合粉末铺置厚度为1.2mm，并将纤维束包覆于混合粉末中；
步骤a3、在第一底座1两端与第一盖板2相对的平面上各放置一块厚度为1.1mm的钢条，盖上第一盖板2，将第一热压模具放入热压机中在180℃和3MPa下热压6min，再经3MPa压强冷压5min使其恢复室温，制得增强热塑性聚合物薄膜材料。
步骤b1：将步骤a3制得的厚度为1.1mm，宽为20mm的增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接平铺在第二底座3的宽度为20mm的第二带状凹模301底面形成第一层薄膜，相邻两张增强热塑性聚合物薄膜材料的相邻两端相接处对齐并无缝隙；
步骤b2：在第一层薄膜上逐层铺设薄膜，共铺设3层，多层薄膜厚度为3.3mm，所述上下层薄膜上增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接处相互错开；
步骤b3：在第二底座3两端与第二盖板4相对的平面上各放置一块厚度为3mm的钢条，盖上第二盖板4，将第二热压模具放入热压机中在180℃和3MPa下热压6min，再经3MPa压强冷压5min使其恢复室温，打开第二盖板4取出热压成型厚度为3mm的预浸带；
步骤c1：将预浸带未经热压的端头放置在第二热压模具上第二带状凹模301的端头，按步骤b2和b3的方法继续铺设增强热塑性聚合物薄膜材料并热压成型，按此方法延长增强热塑性聚合物薄膜至所需长度，即完成厚度为3mm，宽度为20mm的连续型预浸带的制备。
所述第一热压模具包括第一底座1和第一盖板2，所述第一底座1纵向设有至少两个非贯通的第一带状凹模101，与第一带状凹模101的两端对应的第一底座1两侧壁上设有贯通侧壁的第一孔洞102和第二孔洞103，所述第一盖板2上设有非贯通的第一带状凸模201，所述第一带状凸模201与第一底座1上第一带状凹模101相匹配。
所述第一热压模具第一底座1上的第一带状凹模101的一端设有垂直于带状凹模的长方体卡槽104，卡槽104用于放置长方体活动块105，活动块105与第一带状凹模101对应的位置设有贯通活动块的第三孔洞106，当活动块105放置在卡槽104内时，活动块105上的第三孔洞106与同侧底座侧壁上的第一孔洞102相对应并位于同一水平位置，第三孔洞106用于使生物质纤维送从其中穿出。
所述第二热压模具包括第二底座3和第二盖板4，所述第二底座3纵向设有至少两个贯通的第二带状凹模301；所述第二盖板4上设有贯通的第二带状凸模401，所述第二带状凸模401与第二底座3上第二带状凹模301相匹配。
实施例3
本实施例提供了一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，本方法需要制备的连续型预浸带厚度为6mm，宽度为15mm，具体制作步骤如下：
步骤a1：将未加捻的直径为400μm的棉纤维束定向铺装在第一热压模具第一底座1上的非贯通的第一带状凹模101内，第一带状凹模101的宽度为15mm，将活动块105放置在卡槽104内，将纤维束一端由活动块上的第三孔洞106中穿出，在从与活动块105相邻的底座侧壁上的第一孔洞102中穿出，纤维束的另一端从底座另一端侧壁上的第二孔洞103内穿出，对纤维束施加一定张力，使纤维束完全伸展并固定在距离第一带状凹模101底面0.6mm的位置；
步骤a2：将低密度聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合粉末均匀铺置于第一带状凹模101内，所述混合粉末铺置厚度为1.2mm，并将纤维束包覆于混合粉末中；
步骤a3、在第一底座1两端与第一盖板2相对的平面上各放置一块厚度为1.1mm的钢条，盖上第一盖板2，将第一热压模具放入热压机中在165℃和4MPa下热压4min，再经4MPa压强冷压5min使其恢复室温，制得增强热塑性聚合物薄膜材料。
步骤b1：将步骤a3制得的厚度为1.1mm，宽为15mm的增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接平铺在第二底座3的宽度为15mm的第二带状凹模301底面形成第一层薄膜，相邻两张增强热塑性聚合物薄膜材料的相邻两端相接处对齐并无缝隙；
步骤b2：在第一层薄膜上逐层铺设薄膜，共铺设6层，多层薄膜厚度为6.6mm，所述上下层薄膜上增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接处相互错开；
步骤b3：在第二底座3两端与第二盖板4相对的平面上各放置一块厚度为3mm的钢条，盖上第二盖板4，将第二热压模具放入热压机中在165℃和4MPa下热压4min，再经4MPa压强冷压5min使其恢复室温，打开第二盖板4取出热压成型厚度为6mm的预浸带；
步骤c1：将预浸带未经热压的端头放置在第二热压模具上第二带状凹模301的端头，按步骤b2和b3的方法继续铺设增强热塑性聚合物薄膜材料并热压成型，按此方法延长增强热塑性聚合物薄膜至所需长度，即完成厚度为6mm，宽度为15mm的连续型预浸带的制备。
所述第一热压模具包括第一底座1和第一盖板2，所述第一底座1纵向设有至少两个非贯通的第一带状凹模101，与第一带状凹模101的两端对应的第一底座1两侧壁上设有贯通侧壁的第一孔洞102和第二孔洞103，所述第一盖板2上设有非贯通的第一带状凸模201，所述第一带状凸模201与第一底座1上第一带状凹模101相匹配。
所述第一热压模具第一底座1上的第一带状凹模101的一端设有垂直于带状凹模的长方体卡槽104，卡槽104用于放置长方体活动块105，活动块105与第一带状凹模101对应的位置设有贯通活动块的第三孔洞106，当活动块105放置在卡槽104内时，活动块105上的第三孔洞106与同侧底座侧壁上的第一孔洞102相对应并位于同一水平位置，第三孔洞106用于使生物质纤维送从其中穿出。
所述第二热压模具包括第二底座3和第二盖板4，所述第二底座3纵向设有至少两个贯通的第二带状凹模301；所述第二盖板4上设有贯通的第二带状凸模401，所述第二带状凸模401与第二底座3上第二带状凹模301相匹配。
实施例4
本实施例提供了一种生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，本方法需要制备的连续型预浸带厚度为6mm，宽度为15mm，具体制作步骤如下：
步骤a1：将宽为9mm，厚为0.4mm的竹篾定向铺装在第一热压模具第一底座1上的非贯通的第一带状凹模101内，第一带状凹模101的宽度为15mm，将活动块105放置在卡槽104内，将竹篾一端由活动块上的第三孔洞106中穿出，在从与活动块105相邻的底座侧壁上的第一孔洞102中穿出，纤维束的另一端从底座另一端侧壁上的第二孔洞103内穿出，对竹篾施加一定张力，使竹篾完全伸展并固定在距离第一带状凹模101底面0.3mm的位置；
步骤a2：将低密度聚乙烯和马来酸酐接枝聚乙烯的混合粉末均匀铺置于第一带状凹模101内，所述混合粉末铺置厚度为1.2mm，并将纤竹篾包覆于混合粉末中；
步骤a3、在第一底座1两端与第一盖板2相对的平面上各放置一块厚度为1.1mm的钢条，盖上第一盖板2，将第一热压模具放入热压机中在165℃和5MPa下热压4min，再经5MPa压强冷压5min使其恢复室温，制得增强热塑性聚合物薄膜材料。
步骤b1：将步骤a3制得的厚度为1.1mm，宽为15mm的增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接平铺在第二底座3的宽度为15mm的第二带状凹模301底面形成第一层薄膜，相邻两张增强热塑性聚合物薄膜材料的相邻两端相接处对齐并无缝隙；
步骤b2：在第一层薄膜上逐层铺设薄膜，共铺设6层，多层薄膜厚度为6.6mm，所述上下层薄膜上增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接处相互错开；
步骤b3：在第二底座3两端与第二盖板4相对的平面上各放置一块厚度为6mm的钢条，盖上第二盖板4，将第二热压模具放入热压机中在165℃和5MPa下热压4min，再经5MPa压强冷压5min使其恢复室温，打开第二盖板4取出热压成型厚度为6mm的预浸带；
步骤c1：将预浸带未经热压的端头放置在第二热压模具上第二带状凹模301的端头，按步骤b2和b3的方法继续铺设增强热塑性聚合物薄膜材料并热压成型，按此方法延长增强热塑性聚合物薄膜至所需长度，即完成厚度为6mm，宽度为15mm的连续型预浸带的制备。
所述第一热压模具包括第一底座1和第一盖板2，所述第一底座1纵向设有至少两个非贯通的第一带状凹模101，与第一带状凹模101的两端对应的第一底座1两侧壁上设有贯通侧壁的第一孔洞102和第二孔洞103，所述第一盖板2上设有非贯通的第一带状凸模201，所述第一带状凸模201与第一底座1上第一带状凹模101相匹配。
所述第一热压模具第一底座1上的第一带状凹模101的一端设有垂直于带状凹模的长方体卡槽104，卡槽104用于放置长方体活动块105，活动块105与第一带状凹模101对应的位置设有贯通活动块的第三孔洞106，当活动块105放置在卡槽104内时，活动块105上的第三孔洞106与同侧底座侧壁上的第一孔洞102相对应并位于同一水平位置，第三孔洞106用于使生物质纤维送从其中穿出。
所述第二热压模具包括第二底座3和第二盖板4，所述第二底座3纵向设有至少两个贯通的第二带状凹模301；所述第二盖板4上设有贯通的第二带状凸模401，所述第二带状凸模401与第二底座3上第二带状凹模301相匹配。
实施例5
本实施例提供了一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，本方法需要制备的连续型预浸带厚度为4mm，宽度为25mm，具体制作步骤如下：
步骤a1：将未加捻的直径为450μm的木丝束定向铺装在第一热压模具第一底座1上的非贯通的第一带状凹模101内，第一带状凹模101的宽度为25mm，将活动块105放置在卡槽104内，将纤维束一端由活动块上的第三孔洞106中穿出，在从与活动块105相邻的底座侧壁上的第一孔洞102中穿出，纤维束的另一端从底座另一端侧壁上的第二孔洞103内穿出，对纤维束施加一定张力，使纤维束完全伸展并固定在距离第一带状凹模101底面0.6mm的位置；
步骤a2：将硅烷偶联剂均匀喷洒在聚乳酸粉末中，再将混合粉末均匀铺置于第一带状凹模101内，所述混合粉末铺置厚度为1.2mm，并将纤维束包覆于混合粉末中；
步骤a3、在第一底座1两端与第一盖板2相对的平面上各放置一块厚度为1.1mm的钢条，盖上第一盖板2，将第一热压模具放入热压机中在180℃和6MPa下热压6min，再经6MPa压强冷压5min使其恢复室温，制得增强热塑性聚合物薄膜材料。
步骤b1：将步骤a3制得的厚度为1.1mm，宽为25mm的增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接平铺在第二底座3的宽度为25mm的第二带状凹模301底面形成第一层薄膜，相邻两张增强热塑性聚合物薄膜材料的相邻两端相接处对齐并无缝隙；
步骤b2：在第一层薄膜上逐层铺设薄膜，共铺设4层，多层薄膜厚度为4.4mm，所述上下层薄膜上增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接处相互错开；
步骤b3：在第二底座3两端与第二盖板4相对的平面上各放置一块厚度为4mm的钢条，盖上第二盖板4，将第二热压模具放入热压机中在180℃和6MPa下热压6min，再经6MPa压强冷压5min使其恢复室温，打开第二盖板4取出热压成型厚度为4mm的预浸带；
步骤c1：将预浸带未经热压的端头放置在第二热压模具上第二带状凹模301的端头，按步骤b2和b3的方法继续铺设增强热塑性聚合物薄膜材料并热压成型，按此方法延长增强热塑性聚合物薄膜至所需长度，即完成厚度为4mm，宽度为25mm的连续型预浸带的制备。
所述第一热压模具包括第一底座1和第一盖板2，所述第一底座1纵向设有至少两个非贯通的第一带状凹模101，与第一带状凹模101的两端对应的第一底座1两侧壁上设有贯通侧壁的第一孔洞102和第二孔洞103，所述第一盖板2上设有非贯通的第一带状凸模201，所述第一带状凸模201与第一底座1上第一带状凹模101相匹配。
所述第一热压模具第一底座1上的第一带状凹模101的一端设有垂直于带状凹模的长方体卡槽104，卡槽104用于放置长方体活动块105，活动块105与第一带状凹模101对应的位置设有贯通活动块的第三孔洞106，当活动块105放置在卡槽104内时，活动块105上的第三孔洞106与同侧底座侧壁上的第一孔洞102相对应并位于同一水平位置，第三孔洞106用于使生物质纤维送从其中穿出。
所述第二热压模具包括第二底座3和第二盖板4，所述第二底座3纵向设有至少两个贯通的第二带状凹模301；所述第二盖板4上设有贯通的第二带状凸模401，所述第二带状凸模401与第二底座3上第二带状凹模301相匹配。

Claims (10)

1.一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，其特征在于所述方法步骤如下：
步骤a：通过第一热压模具将未加捻的生物质纤维束、热塑性聚合物粉末和偶联剂粉末的混合物经热压制成增强热塑性聚合物薄膜材料；
步骤b：通过第二热压模具将步骤a制得的相同尺寸、厚度的增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接，层积铺装多层薄膜材料，将所述多层薄膜材料热压成型，所述多层薄膜铺装时使相邻上下层增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接处相互错开；
步骤c：将步骤b热压成型的多层结构薄膜从第二热压模具中取出，将其未经热压的端头放置在第二热压模具的一端，按步骤b方法沿此未经热压的端头继续铺设步骤a的增强热塑性聚合物薄膜材料，并热压成型，按此方法延长至预浸带所需长度，即完成连续型预浸带的制备。
2.根据权利要求1所述一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，其特征在于步骤a通过第一热压模具制备增强热塑性聚合物薄膜材料的具体操作为：
步骤a1：将未加捻的生物质纤维束定向铺装在第一热压模具第一底座(1)上的第一带状凹模(101)内，将纤维束由第一带状凹模(101)两端相对的底座侧壁上的第一孔洞(102)和第二孔洞(103)内穿出，对纤维束施加一定张力，使纤维束完全伸展并固定在距离第一带状凹模(101)底面0.3～0.6mm的位置；
步骤a2：将热塑性聚合物和偶联剂的混合粉末均匀铺置于第一带状凹模(101)内，所述混合粉末铺置厚度比所需增强热塑性聚合物薄膜材料的厚度高0.2～0.5mm，并将纤维束包覆于混合粉末中；
步骤a3、在第一底座(1)两端与第一盖板(2)相对的平面上各放置一块与所需增强热塑性聚合物薄膜材料的厚度相同的钢条，盖上第一盖板(2)，将第一热压模具放入热压机中在一定温度和压强下热压一定时间，再保持该压强冷压一定时间使其恢复室温，制得增强热塑性聚合物薄膜材料。
3.根据权利要求1或2所述一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，其特征在于步骤a所述第一热压模具包括第一底座(1)和第一盖板(2)，所述第一底座(1)纵向设有至少两个非贯通的第一带状凹模(101)，与第一带状凹模(101)的两端对应的第一底座(1)两侧壁上设有贯通侧壁的第一孔洞(102)和第二孔洞(103)，所述第一盖板(2)上设有非贯通的第一带状凸模(201)，所述第一带状凸模(201)与第一底座(1)上第一带状凹模(101)相匹配。
4.根据权利要求3所述一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，其特征在于所述第一热压模具第一底座(1)上的第一带状凹模(101)的一端设有垂直于带状凹模的长方体卡槽(104)，卡槽(104)用于放置长方体活动块(105)，活动块(105)与第一带状凹模(101)对应的位置设有贯通活动块的第三孔洞(106)，当活动块(105)放置在卡槽(104)内时，活动块(105)上的第三孔洞(106)与同侧底座侧壁上的第一孔洞(102)相对应并位于同一水平位置，第三孔洞(106)用于使生物质纤维束从其中穿出。
5.根据权利要求2所述一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，其特征在于步骤a所述生物质纤维束为直径为300～500μm的麻纤维束、竹纤维束或棉纤维束；或长度为200～500mm的竹篾或木丝。
6.根据权利要求2所述一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，其特征在于步骤a所述热塑性聚合物为聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯或聚乳酸，所述偶联剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯或硅烷偶联剂。
7.根据权利要求2所述一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，其特征在于步骤a所述热压温度为160～180℃，热压压强为2～6MPa，热压时间为4～6min；所述冷压压强为2～6MPa，冷压时间为5～7min。
8.根据权利要求1所述一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，其特征在于步骤b和步骤c通过第二热压模具制备连续型预浸带的具体操作步骤为：
步骤b1：将步骤a制得的相同尺寸、厚度的增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接，层积交错平铺在第二底座(3)的第二带状凹模(301)底面形成第一层薄膜，相邻两条增强热塑性聚合物薄膜材料的相邻两端相接处对齐并无缝隙；
步骤b2：在第一层薄膜上平铺第二层薄膜，所述上下层薄膜上增强热塑性聚合物薄膜材料纵向相接处相互错开，根据所需预浸带的厚度要求铺设多层薄膜；
步骤b3：在第二底座(3)两端与第二盖板(4)相对的平面上各放置一块与所需预浸带厚度相同的钢条，盖上第二盖板(4)，将第二热压模具放入热压机中在一定温度和压强下热压一定时间，再保持该压强冷压一定时间使其恢复室温，打开第二盖板(4)取出热压成型的预浸带；
步骤c1：将预浸带未经热压的端头放置在第二热压模具上第二带状凹模(301)的端头，按步骤b2和b3的方法继续铺设增强热塑性聚合物薄膜材料并热压成型，按此方法延长增强热塑性聚合物薄膜至所需长度，即完成连续型预浸带的制备。
9.根据权利要求1或8所述一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，其特征在于步骤b所述第二热压模具包括第二底座(3)和第二盖板(4)，所述第二底座(3)纵向设有至少两个贯通的第二带状凹模(301)；所述第二盖板(4)上设有贯通的第二带状凸模(401)，所述第二带状凸模(401)与第二底座(3)上第二带状凹模(301)相匹配。
10.根据权利要求9所述一种利用生物质纤维增强热塑性聚合物制备连续型预浸带的方法，其特征在于步骤b所述热压温度为160～180℃，热压压强为2～6MPa，热压时间为4～6min；所述冷压压强为2～6MPa，冷压时间为5min。
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