CN108384107B - 一种竹纤维为主增强体的车用复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种竹纤维为主增强体的车用复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108384107B
CN108384107B CN201810145965.8A CN201810145965A CN108384107B CN 108384107 B CN108384107 B CN 108384107B CN 201810145965 A CN201810145965 A CN 201810145965A CN 108384107 B CN108384107 B CN 108384107B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
bamboo
composite material
fibers
flame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810145965.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108384107A (zh
Inventor
唐启恒
郭文静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry
Original Assignee
Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry filed Critical Research Institute of Wood Industry of Chinese Academy of Forestry
Priority to CN201810145965.8A priority Critical patent/CN108384107B/zh
Publication of CN108384107A publication Critical patent/CN108384107A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108384107B publication Critical patent/CN108384107B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10—Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/12—Polypropene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/08—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer the fibres or filaments of a layer being of different substances, e.g. conjugate fibres, mixture of different fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials
    • C08L97/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0253—Polyolefin fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261—Polyamide fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0276—Polyester fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/06—Vegetal fibres
    • B32B2262/062—Cellulose fibres, e.g. cotton
    • B32B2262/065—Lignocellulosic fibres, e.g. jute, sisal, hemp, flax, bamboo
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/06—Vegetal fibres
    • B32B2262/062—Cellulose fibres, e.g. cotton
    • B32B2262/067—Wood fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/14—Mixture of at least two fibres made of different materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明涉及一种竹纤维为主增强体的车用复合材料及其制备方法，属于汽车复合材料领域。该车用复合材料由改性竹纤维、改性木纤维和阻燃聚合物纤维构成，竹纤维的长度为50‑100mm，木纤维填充于复合材料微小孔隙中，阻燃聚合物纤维为熔融后再冷却的状态，使复合材料整体密实化。采用“高温低压软化工艺制备软化片材‑低温高压冷却工艺定型”的步骤制备得到车用复合材料。该材料采用长竹纤维在复合材料中起到增强作用，木纤维可以填充于复合材料微小孔隙中，使得木纤维不仅起到辅强作用，还可以使得复合材料整体密实化，表面更加光滑。本发明可推动竹纤维产业的发展，将竹纤维应用到车用复合材料领域，为解决我国竹纤维应用问题提供新思路。

Description

一种竹纤维为主增强体的车用复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种竹纤维为主增强体的车用复合材料及其制备方法，属于汽车复合材料领域。该方法制备得到的材料采用长竹纤维为增强体，木纤维起到辅助增强和填充作用，本发明可推动木、竹纤维产业的发展，将天然植物纤维应用到车用复合材料领域，加快车用复合材料绿色化进程。
背景技术
我国目前已经成为世界汽车生产第一大国，中国汽车产业步入快速发展时期。2000年，欧盟出台了一份指导文件(2000/53/CE)，明确指出车辆报废之后，可再利用的材料要达到85％，可见，随着人们对环境保护的重视，汽车部件的可降解和环境友好性已成为我国汽车工业发展的新的关注点。
目前汽车内衬部件中，国内一些汽车内饰件生产厂家也已经开始采用玻璃纤维、天然纤维复合材料制作门衬板、仪表板衬件、后搁板等部件。其制备工艺技术主要是通过将玻璃纤维或者麻纤维和聚丙烯等树脂混合，模压制备成各种内饰产品。欧美高档汽车主要用木纤维复合工程材料，其制备工艺是采用木纤维作为增强材料，使用热固性树脂作为基体。虽然麻纤维虽有较好的纤维形态，但由于生产过程中产生的味道，并且生产麻纤维时需要经过沤麻这一步骤，容易导致水体散发恶臭，造成大量的水体环境污染，而且麻纤维复合材料产生的VOC量高，产品味道大，影响其在汽车中的大量应用，前景不好。热固性树脂是一种不可二次利用的高分子材料，目前只能通过深埋或者焚烧方式处理。因此使用木纤维复合工程材料不符合当前环保政策的要求，势必在未来遭到淘汰。
中国竹材资源丰富，竹子生长迅速，竹材力学强度高，而竹纤维也有较长的纤维形态，接近于麻纤维，因此，研究将竹材纤维用于汽车部件成为了我国汽车复合材料的热点，而且有助于开发具有中国特色的、高性能高附加值竹纤维复合材料，拓展汽车部件中天然植物纤维复合材料的用量，满足汽车产业对环境友好型天然植物纤维复合材料的新需求。
专利CN 102896843 B(用于制作汽车内饰件的竹纤维复合基材及内饰件制造方法)公开了一种以热塑性合成纤维为粘接基体，竹纤维为增强材料制备的汽车内饰件，其采用机械、物理、生物方法制备竹纤维，没有经过软化工序，纤维强度太硬，只能采用机械铺装机铺装成板坯，然后通过连续式辊压机压制成薄板。该生产工艺只能适合生产平板类材料，不能用于生产异形结构的车用板材，并且所使用的竹纤维由于长度长且硬，压制成薄板势必导致板材中存在大量孔隙，不利于提高复合材料的力学性能。
专利CN 106042414 A(一种木纤维二次模压法制备汽车内饰模压型材工艺)公开了一种木纤维模压制备汽车内饰件的技术，但是该技术使用的胶黏剂为酚醛树脂、异氰酸酯等热固性树脂材料，不符合汽车工业对车用复合材料的要求。
专利CN 1265049C公开了一种采用木纤维、麻纤维和合成纤维制备得到的复合材料。该材料在制备过程中，木纤维含有酚醛粘合剂、三聚氰胺粘合剂、异氰酸酯粘合剂中的一种或多种，制备得到的复合材料含有大量比例的不可二次使用的热固性树脂和大量生产过程中带来环境污染且味道极大的麻纤维，使得这种复合材料不能在汽车工业当中得到广泛使用。
发明内容
为了解决上述提到的现有技术中存在的问题，本发明方法采用竹纤维、木纤维与聚合物纤维为原料，制备得到一种竹纤维为主增强体的车用复合材料。本发明通过“高温低压软化工艺”将复合毡制备成密实软化材料，最后将软化材料送入模具中采用“低温高压冷却工艺”定型，然后对定型材料表面进行装饰，最终制得车用复合材料。
一种竹纤维为主增强体的车用复合材料，由改性竹纤维、改性木纤维和阻燃聚合物纤维构成，竹纤维的长度为50-100mm，木纤维填充于复合材料微小孔隙中，阻燃聚合物纤维为熔融后再冷却的状态，使复合材料整体密实化；先将改性竹纤维、改性木纤维和阻燃聚合物纤维制成复合纤维毡，通过高温低压工艺将复合纤维毡制备成密实软化材料，再将软化材料采用低温高压工艺冷却定型，最终得到车用复合材料。还可进一步对复合材料表面进行装饰。
在上述车用复合材料中，按照质量百分比计，改性竹纤维和改性木纤维占30％-70％，阻燃聚合物纤维占70％-30％，其中改性木纤维占改性竹纤维和改性木纤维质量的20％-60％。
优选的，改性竹纤维和改性木纤维占40％-60％，阻燃聚合物纤维占60％-40％。
优选的，改性木纤维占改性竹纤维和改性木纤维质量的20％-40％。
一种竹纤维为主增强体的车用复合材料的制备方法，主要包括以下步骤：
(1)制备复合纤维毡：采用改性竹纤维、改性木纤维和阻燃聚合物纤维制备复合纤维毡，其中竹纤维的长度为50-100mm；
(2)高温低压软化工艺：将复合纤维毡采用高温低压工艺进行软化和预压，使得聚合物纤维熔融，并将熔融复合毡预压成片材；
(3)低温高压冷却工艺：将预压的片材装入模具中，采用低温高压工艺进行冷却和定型，制得车用复合材料。
进一步地，还可包括步骤(4)，对复合材料表面进行装饰。
步骤(1)中，车用复合材料的原料包括改性长竹纤维、改性木纤维、阻燃聚合物纤维三种。长竹纤维在复合材料中起到增强作用且长度为50-100mm；木纤维是复合材料中必须添加的，其短、细、小的特征，可以填充于复合材料微小孔隙中，木纤维不仅起到辅强作用，还可以使得复合材料整体密实化，表面更加光滑。
所述的竹纤维为从毛竹、慈竹、绿竹、单竹、四季竹、斑竹和楠竹等竹种中提取出来的一种或者几种竹纤维的混合物，竹纤维含水率为绝干至15wt.％以下。
所述的阻燃聚合物纤维为阻燃聚丙烯纤维、阻燃聚酯纤维和阻燃尼龙纤维等中的一种或几种混合。
所述的改性竹纤维或改性木纤维是通过采用防火阻燃剂对竹纤维或木纤维进行阻燃改性。所述的阻燃剂在改性竹纤维或改性木纤维中的质量百分比含量为5-30％，优选为10-20％。
所述的阻燃改性是指将竹纤维或木纤维浸泡于含有防火阻燃剂的溶液中，然后对浸泡之后的纤维进行干燥。
所述的防火阻燃剂为磷氮系阻燃剂、硅氧烷系阻燃剂和硼酸盐系阻燃剂等中的一种或几种。
所述的复合纤维毡中，按照质量百分比计，改性竹纤维和改性木纤维占30％-70％，阻燃聚合物纤维占70％-30％，其中改性木纤维占改性竹纤维和改性木纤维质量之和的20％-60％，即改性木纤维占复合材料质量的6％-42％，改性竹纤维占复合材料质量的12％-56％。
优选的，改性竹纤维和改性木纤维占40％-60％，阻燃聚合物纤维占60％-40％。
优选的，改性木纤维占改性竹纤维和改性木纤维质量之和的20％-40％。
步骤(2)中，所述的高温低压软化工艺为将复合纤维毡放入高温设备中加热，使得聚合物纤维熔融，然后低压将熔融复合毡预压成片材。所述的高温低压工艺中，温度为150-220℃之间，压力为1-5MPa，加热时间为2-5min；优选的加热温度为180-200℃，压力为1.5-4MPa，加热时间为1.5-3min。预压成片材是指将蓬松的复合毡压实，有利于热量的传递。
步骤(3)中，所述的低温高压冷却工艺是指将预压软化的片材放入模具中压制成产品，所述的低温高压工艺中，温度为20-50℃，压力为5-20MPa，时间为1-5min。优选的，温度为20-40℃，压力为10-15MPa，时间为2-3min。
步骤(4)中，所述的装饰是在复合材料表面均匀涂刷或者喷洒装饰用胶黏剂，然后将木皮、面料、装饰布、人造革、皮革等通过冷压方式贴于材料表面。
本发明的优点：
本发明采用改性木纤维、改性长竹纤维、阻燃聚合物纤维复合纤维毡为原材料，通过“高温低压软化工艺”将复合毡制备成密实软化材料，最后将软化材料送入模具中采用“低温高压冷却工艺”定型，再对定型材料表面修饰，最终制得车用复合材料。
采用的三种纤维均经过阻燃处理，使得模压制得的复合材料达到规定阻燃标准；采用的长竹纤维长度为50-100mm，不仅起到增强作用，而且长纤维适合模压；木纤维是复合材料中必须添加的，其短、细、小的特征，可以填充于复合材料微小孔隙中，使得木纤维不仅起到辅强作用，还可以使得复合材料整体密实化，表面更加光滑。
从竹材中提取出竹纤维是推动竹产业发展的重要方向。竹纤维内部结构疏松多孔，存在很多贯通的微型通道，被誉为一种“会呼吸的材料”，这种独特的性质在保持空间表里湿度平衡、提高人居舒适度方面也发挥了主要的效果。竹纤维力学强度高，利用竹纤维制备出汽车用竹纤维复合材料有望能够拓展汽车部件中天然植物纤维的来源，促进竹纤维的应用领域。
具体实施方式
本发明竹纤维为主增强体的车用复合材料的原料包括改性长竹纤维、改性木纤维、阻燃聚合物纤维三种。其制备方法，包括以下主要步骤：将改性长竹纤维、阻燃聚合物纤维和改性木纤维制备成的复合纤维毡通过“高温低压软化工艺”将复合毡制备成密实软化材料，然后将软化材料送入模具中采用“低温高压冷却工艺”定型，最终制得车用复合材料，最后对复合材料表面进行装饰。长竹纤维在复合材料中起到增强作用且长度为50-100mm；木纤维是复合材料中必须添加的，其短、细、小的特征，可以填充于复合材料微小孔隙中，使得木纤维不仅起到辅强作用，还可以使得复合材料整体密实化，表面更加光滑。
竹纤维是指所述的竹纤维是从毛竹、慈竹、绿竹、单竹、四季竹、斑竹、楠竹等竹种提取出来的一种或者几种竹纤维的混合物，竹纤维含水率为绝干至15wt.％以下，其中含水率为5％-10％是优选的。木纤维可为市售产品，不限定种类和长度，呈粉尘状态。
阻燃聚合物纤维是指含有阻燃剂的聚丙烯纤维、聚酯纤维、尼龙纤维等的一种或几种混合，其中聚丙烯纤维和聚酯纤维是优选的，聚丙烯纤维是更为优选的。阻燃聚合物纤维可为市售产品。优选的，其中阻燃剂为含氮类阻燃剂、含磷类阻燃剂、含硅类阻燃剂等，阻燃剂的用量占聚合物纤维的5％-30％，优选10％-20％之间。
改性是指采用采用防火阻燃剂对对木纤维、长竹纤维进行阻燃改性。
阻燃改性是指将木纤维、竹纤维浸泡于含有防火阻燃剂的溶液中，然后对浸泡之后的纤维进行干燥。防火阻燃剂为磷氮系阻燃剂、硅氧烷系阻燃剂、硼酸盐系阻燃剂等的一种或几种，其中磷氮系阻燃剂、硅氧烷系阻燃剂是优选的，如聚磷酸铵、三聚氰胺、磷酸三丁酯等。
复合材料中木纤维和长竹纤维束占总纤维质量比为30％-70％之间，聚合物纤维所占总质量比例为70％-30％之间；此外，木纤维和长竹纤维束之间的比例不设限定，其中，木纤维和长竹纤维束占总纤维质量比为40％-60％是优选的；木纤维占木纤维和长竹纤维的质量比为20％-60％是优选的，木纤维占木纤维和长竹纤维质量为20％-40％之间是更优选的。
本发明中复合纤维毡的制备可采用现有技术中的方法和工艺进行制备，如将改性竹纤维和阻燃聚合物纤维开松，混合，然后将改性木纤维添加入混合纤维中，再进行铺装，针刺，制备得到混合纤维毡。
高温低压软化工艺是指将复合纤维毡放入高温设备中加热，使得聚合物纤维熔融，然后低压将熔融复合毡预压成片材。高温设备中加热，是指加热温度为150-220℃之间，压力为1-5MPa，加热时间为2-5min，预压成片材是指将蓬松的复合毡压实，有利于热量的传递。其中，加热温度为180-200℃，压力为1.5-4MPa，加热时间为1.5-3min是优选的。
低温高压冷却工艺是指将预压软化的片材放入模具中压制成产品，低温是指温度范围是20-50℃，高压是指压力为5-20MPa，时间为1-5min。其中，温度为20-40℃，压力为10-15MPa，时间为2-3min是优选的。
修饰是在复合材料表面均匀涂刷或者喷洒装饰用胶黏剂，然后将木皮、面料、装饰布、人造革、皮革等高压成型。
实施例1
将木纤维和长竹纤维(纤维长度为50-100mm，含水率为绝干至15wt.％)在阻燃剂(聚磷酸铵)溶液中浸泡，然后将多余阻燃液挤出，使阻燃剂在纤维中的质量比为15％。将阻燃长竹纤维和阻燃聚丙烯纤维开松，然后按照木纤维、竹纤维、聚丙烯纤维质量比为6％：44％：50％的比例制备复合纤维毡，再将该毡放入模压机中进行预压，温度为200℃，压力为5MPa，时间为2min，然后将预压片材放入模具中冷压定型，温度为30-40℃，压力为15MPa，时间为2.5min制备得到车用复合材料。结果表明复合材料表面较为光滑，偶有凹坑，这是因为复合材料中有木纤维，起到填充微小孔隙的作用，复合材料静曲强度为40MPa，复合材料极限氧指数为35％，在定型制品表面均匀涂上装饰胶黏剂，将面料通过冷压方式贴于材料表面，最终制得车用复合材料。
实施例2
将木纤维和长竹纤维(纤维长度为50-100mm，含水率为绝干至10wt.％)在阻燃剂(三聚氰胺)溶液中浸泡，然后将多余阻燃液挤出，使阻燃剂在纤维中的质量比为15％。将阻燃长竹纤维和阻燃聚丙烯纤维开松，然后按照木纤维、竹纤维、聚丙烯纤维质量比为15％：35％：50％的比例制备复合纤维毡，再将该毡放入模压机中进行预压，温度为200℃，压力为3MPa，时间为2min，然后将预压片材放入模具中冷压定型，温度为30-40℃，压力为15MPa，时间为2.5min制备得到车用复合材料。结果表明：与实施例1相比复合材料表面更为光滑，这是因为复合材料中木纤维含量较高，能够较好地起到填充微小孔隙的作用。复合材料静曲强度为45MPa，复合材料极限氧指数为33％，在定型制品表面均匀涂上装饰胶黏剂，将人造革通过冷压方式贴于材料表面，最终制得车用复合材料。
实施例3
将木纤维和长竹纤维(纤维长度为50-100mm，含水率为绝干至15wt.％)在阻燃剂(聚磷酸铵)溶液中浸泡，然后将多余阻燃液挤出，使阻燃剂在纤维中的质量比为15％。将阻燃长竹纤维和阻燃聚丙烯纤维开松，然后按照木纤维、竹纤维、聚丙烯纤维质量比为35％：15％：50％的比例制备复合纤维毡，然后将该毡放入模压机中进行预压，温度为200℃，压力为2MPa，时间为2min，然后将预压片材放入模具中冷压定型，温度为30-40℃，压力为15MPa，时间为2.5min制备得到车用复合材料。结果表明：与实施例2相比复合材料表面非常光滑，这是因为复合材料中有木纤维，起到填充微小孔隙的作用。复合材料静曲强度为35MPa，比实施例2低，这是因为复合材料中竹纤维含量降低，无法起到增强作用。复合材料极限氧指数为28％，在定型制品表面均匀涂上装饰胶黏剂，将皮革通过冷压方式贴于材料表面，最终制得车用复合材料。
实施例4
将木纤维和长竹纤维(纤维长度为50-100mm，含水率为绝干至15wt.％)在阻燃剂(聚磷酸铵)溶液中浸泡，然后将多余阻燃液挤出，使阻燃剂在纤维中的质量比为12％。将阻燃长竹纤维和阻燃聚酯纤维开松，然后按照木纤维、竹纤维、聚酯纤维质量比为14％：56％：30％的比例制备复合纤维毡，再将该毡放入模压机中进行预压，温度为250℃，压力为1MPa，时间为3min，然后将预压片材放入模具中冷压定型，温度为35℃，压力为10MPa，时间为2min制备得到车用复合材料。结果表明复合材料表面较为光滑，这是因为复合材料中有木纤维，起到填充微小孔隙的作用。复合材料静曲强度为120MPa，复合材料极限氧指数为30％，在定型制品表面均匀涂上装饰胶黏剂，将面料通过冷压方式贴于材料表面，最终制得车用复合材料。
实施例5
将木纤维和长竹纤维(纤维长度为50-100mm，含水率为绝干至5wt.％)在阻燃剂(三聚氰胺)溶液中浸泡，然后将多余阻燃液挤出，使阻燃剂在纤维中的质量比为18％。将阻燃长竹纤维和阻燃聚酯纤维开松，然后按照木纤维、竹纤维、聚酯纤维质量比为6％：24％：70％的比例制备复合纤维毡，再将该毡放入模压机中进行预压，温度为250℃，压力为5MPa，时间为1min，然后将预压片材放入模具中冷压定型，温度为50℃，压力为5MPa，时间为2min制备得到车用复合材料。结果表明复合材料表面较为光滑，这是因为复合材料中有木纤维，起到填充微小孔隙的作用。复合材料静曲强度为170MPa，复合材料极限氧指数为27％，在定型制品表面均匀涂上装饰胶黏剂，将木皮通过冷压方式贴于材料表面，最终制得车用复合材料。
实施例6
将木纤维和长竹纤维(纤维长度为50-100mm，含水率为绝干至10wt.％)在阻燃剂(磷酸三丁酯)溶液中浸泡，然后将多余阻燃液挤出，使阻燃剂在纤维中的质量比为10％。将阻燃长竹纤维和阻燃尼龙纤维开松，然后按照木纤维、竹纤维、尼龙纤维质量比为42％：18％：40％的比例制备复合纤维毡，再将该毡放入模压机中进行预压，温度为220℃，压力为2MPa，时间为5min，然后将预压片材放入模具中冷压定型，温度为20℃，压力为20MPa，时间为3min制备得到车用复合材料。结果表明复合材料表面非常光滑，这是因为复合材料中有木纤维，起到填充微小孔隙的作用。复合材料静曲强度为45MPa，复合材料极限氧指数为29％，在定型制品表面均匀涂上装饰胶黏剂，将皮革通过冷压方式贴于材料表面，最终制得车用复合材料。
本发明采用“高温低压软化工艺制备软化片材-低温高压冷却工艺定型”的步骤制备出车用复合材料。该材料采用长竹纤维在复合材料中起到增强作用且要求其长度为50-100mm；木纤维是复合材料中必须添加的成分，其短、细、小的特征，可以填充于复合材料微小孔隙中，使得木纤维不仅起到辅强作用，还可以使得复合材料整体密实化，表面更加光滑。本发明可推动竹纤维产业的发展，将竹纤维应用到车用复合材料领域，为解决我国竹纤维应用问题提供新思路。

Claims (7)

1.一种竹纤维为主增强体的车用复合材料，其特征在于：由改性竹纤维、改性木纤维和阻燃聚合物纤维构成，竹纤维的长度为50-100 mm，木纤维填充于复合材料微小孔隙中，阻燃聚合物纤维为熔融后再冷却的状态，使复合材料整体密实化；按照质量百分比计，改性竹纤维和改性木纤维占30%-70%，阻燃聚合物纤维占70%-30%，其中改性木纤维占改性竹纤维和改性木纤维质量的20%-60%；
它的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用改性竹纤维、改性木纤维和阻燃聚合物纤维制备复合纤维毡；
（2）将复合纤维毡采用高温低压工艺进行软化和预压，使得聚合物纤维熔融，并将熔融复合毡预压成片材；所述的高温低压工艺中，温度为150-220℃之间，压力为1-5 MPa，时间为2-5 min；
（3）将预压的片材装入模具中，采用低温高压工艺进行冷却和定型，所述的低温高压工艺中，温度为20-50℃，压力为5-20 MPa，时间为1-5 min，制得车用复合材料。
2.根据权利要求1所述的竹纤维为主增强体的车用复合材料，其特征在于：改性竹纤维和改性木纤维占40%-60%，阻燃聚合物纤维占60%-40%；和/或改性木纤维占改性竹纤维和改性木纤维质量的20%-40%。
3.根据权利要求1或2所述的竹纤维为主增强体的车用复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用改性竹纤维、改性木纤维和阻燃聚合物纤维制备复合纤维毡，其中竹纤维的长度为50-100 mm；
（2）将复合纤维毡采用高温低压工艺进行软化和预压，使得聚合物纤维熔融，并将熔融复合毡预压成片材；
（3）将预压的片材装入模具中，采用低温高压工艺进行冷却和定型，制得车用复合材料。
4.根据权利要求3所述的竹纤维为主增强体的车用复合材料的制备方法，其特征在于：还包括步骤（4），对复合材料表面进行装饰。
5.根据权利要求3所述的竹纤维为主增强体的车用复合材料的制备方法，其特征在于：所述的竹纤维为从毛竹、慈竹、绿竹、单竹、四季竹和斑竹中提取出来的一种或者几种竹纤维的混合物，竹纤维含水率为绝干至15wt.%以下；所述的阻燃聚合物纤维为阻燃聚丙烯纤维、阻燃聚酯纤维和阻燃尼龙纤维中的一种或几种混合。
6.根据权利要求3所述的竹纤维为主增强体的车用复合材料的制备方法，其特征在于：所述的改性竹纤维或改性木纤维为采用防火阻燃剂对长竹纤维或木纤维进行阻燃改性；所述的防火阻燃剂为磷氮系阻燃剂、硅氧烷系阻燃剂和硼酸盐系阻燃剂中的一种或几种；所述的防火阻燃剂在改性竹纤维或改性木纤维中的质量百分比含量为5-30%。
7.根据权利要求4所述的竹纤维为主增强体的车用复合材料的制备方法，其特征在于：所述的装饰是在复合材料表面均匀涂刷或者喷洒装饰用胶黏剂，然后将木皮或面料贴于材料表面，所述的面料包括装饰布、人造革和皮革。
CN201810145965.8A 2018-02-12 2018-02-12 一种竹纤维为主增强体的车用复合材料及其制备方法 Active CN108384107B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810145965.8A CN108384107B (zh) 2018-02-12 2018-02-12 一种竹纤维为主增强体的车用复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810145965.8A CN108384107B (zh) 2018-02-12 2018-02-12 一种竹纤维为主增强体的车用复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108384107A CN108384107A (zh) 2018-08-10
CN108384107B true CN108384107B (zh) 2020-12-04

Family

ID=63069463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810145965.8A Active CN108384107B (zh) 2018-02-12 2018-02-12 一种竹纤维为主增强体的车用复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108384107B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109440298A (zh) * 2018-09-20 2019-03-08 浙江理工大学 一种车用竹纤维复合毡及其制备工艺
CN110154458A (zh) * 2019-04-24 2019-08-23 溧阳市山湖实业有限公司 一种低voc车用竹纤维增强生物基聚氨酯复合材料板及制备方法
CN113121853B (zh) * 2021-04-21 2022-04-29 浙江省林业科学研究院 一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0031745A2 (fr) * 1979-12-11 1981-07-08 Societe Industrielle Et Commerciale De Transformation Des Plastiques Sicopal Nouveau matériau composite à base de bois et de matière thermoplastique et procédé de préparation dudit matériau
CN1472382A (zh) * 2003-06-18 2004-02-04 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种植物纤维复合工程材料制造工艺
EP2077300A1 (en) * 2006-10-23 2009-07-08 Sony Corporation Resin composition, shaped article and process for producing the same, and electronic equipment
CN102896843A (zh) * 2012-10-12 2013-01-30 喻云水 用于制作汽车内饰件的竹纤维复合基材及内饰件制造方法
WO2014147103A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-25 Total Research & Technology Feluy Bamboo fibers reinforced polypropylene compositions
CN105235300A (zh) * 2015-10-27 2016-01-13 江阴延利汽车饰件股份有限公司 一种天然纤维／聚合物纤维层压汽车椅背板材及生产方法
CN107083818A (zh) * 2017-04-01 2017-08-22 江苏凡新新材料科技有限公司 一种楼板用高强度环保竹木纤维板材及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0031745A2 (fr) * 1979-12-11 1981-07-08 Societe Industrielle Et Commerciale De Transformation Des Plastiques Sicopal Nouveau matériau composite à base de bois et de matière thermoplastique et procédé de préparation dudit matériau
CN1472382A (zh) * 2003-06-18 2004-02-04 中国林业科学研究院木材工业研究所 一种植物纤维复合工程材料制造工艺
EP2077300A1 (en) * 2006-10-23 2009-07-08 Sony Corporation Resin composition, shaped article and process for producing the same, and electronic equipment
CN102896843A (zh) * 2012-10-12 2013-01-30 喻云水 用于制作汽车内饰件的竹纤维复合基材及内饰件制造方法
WO2014147103A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-25 Total Research & Technology Feluy Bamboo fibers reinforced polypropylene compositions
CN105235300A (zh) * 2015-10-27 2016-01-13 江阴延利汽车饰件股份有限公司 一种天然纤维／聚合物纤维层压汽车椅背板材及生产方法
CN107083818A (zh) * 2017-04-01 2017-08-22 江苏凡新新材料科技有限公司 一种楼板用高强度环保竹木纤维板材及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
High Performance of Bamboo-Based Fiber Composites from Long Bamboo Fiber Bundles and Phenolic Resins;Yang-Lun Yu et al;《Journal of applied polymer science》;20141231;第131卷(第12期);第40371(1 of 8)-40371(8 of 8)页 *
用于汽车内饰件的竹纤维/丙乙烯纤维复合材料研制;杨凌云 等;《木材加工机械》;20060508;第17卷(第1期);第25-27,39 页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108384107A (zh) 2018-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102896843B (zh) 用于制作汽车内饰件的竹纤维复合基材及内饰件制造方法
CN108384107B (zh) 一种竹纤维为主增强体的车用复合材料及其制备方法
AU615009B2 (en) Process for manufacturing a compression-moulded synthetic resin object, possibly in board form, and fabricated material for use in said process
CN101096134A (zh) 一种夹层结构纤维板
CN103465572B (zh) 天然纤维/热塑性树脂复合材料汽车内饰板的生产方法
CN106633987B (zh) 一种轻质纤维复合材料的强化方法
EP1262293A4 (en) FORM BODY ON WOOD BASED AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
KR910002512B1 (ko) 목질 섬유 매트
CN102173141A (zh) 一种汽车内饰用非织造复合材料及其制备方法
CN1991233A (zh) 一种热塑性轻型复合板材及制备方法
CN101648548A (zh) 低密度聚氨酯软泡顶衬的湿法生产工艺
CN109823017B (zh) 一种室内地板及其制备工艺
JP2603905B2 (ja) 成形品の製造方法
CN103101255A (zh) 一种轻质复合板材、生产方法及其应用
CN109159500A (zh) 一种以竹纤维为基材的汽车顶棚及其制备方法
CN102294830A (zh) 一种热塑性纤维增强建筑模板的制备方法
CN102660842A (zh) 床垫用椰棕板的制备方法
CN1125710C (zh) 一种非织造的纤维板材及其制造方法
CN108342834B (zh) 一种可用于模压的柔性互穿网络多孔材料及制备方法
CN103612424A (zh) 一种具有阻燃功能碳纤维和麻纤维复合板材及制造工艺
CN102995296B (zh) 一种热压型竹原纤维增强复合材料的制备方法
CN102669989A (zh) 床垫用椰棕板
CN101337526A (zh) 一种pu软泡顶衬的湿法生产工艺
CN106467618A (zh) 一种麻纤维复合模压汽车内饰件的制造方法及产品
CN108149385A (zh) 一种天然纤维增强复合材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20180810

Assignee: Yangzhou Hengli Composite Materials Co.,Ltd.

Assignor: RESEARCH INSTITUTE OF WOOD INDUSTRY, CHINESE ACADEMY OF FORESTRY

Contract record no.: X2023990000191

Denomination of invention: A vehicle composite with bamboo fiber as main reinforcement and its preparation method

Granted publication date: 20201204

License type: Common License

Record date: 20230209

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract