CN108424541A - 一种竹纤维热熔预浸料及其制备方法 - Google Patents

一种竹纤维热熔预浸料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种竹纤维热熔预浸料及其制备方法，该制备方法以定向铺装的竹纤维为增强材料，连续铺装的树脂胶膜为底层，连续覆盖的树脂胶膜为上层，通过热熔浸胶机复合浸渍进行制备；竹纤维为机械碾压制备并疏松至松散的纤维束，含水率保持在20％至30％之间，防止纤维卷曲；树脂胶膜采用热固性树脂或热塑性树脂制成，树脂胶膜的厚度为0.3mm至0.5mm之间，拉伸性能达到3N以上，断裂伸长率达到25％以上。本发明利用热熔法夹心结构制造新型预浸料，提高竹纤维复合材料的质量稳定性，实现竹纤维复合材料性能的可设计性，可以为拉挤成型复合材料和缠绕成型复合材料提供原材料，提高了竹材的利用效率和附加值。

Description

一种竹纤维热熔预浸料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种竹纤维热熔预浸料及其制备方法。
背景技术
竹纤维复合材料是一种天然纤维复合材料，不仅具有纤维复合材料比强度、比模量高和可设计性强等优点，还具有密度小、价格低、能耗低和可降解环保等特点，在许多场合可以替代玻璃纤维复合材料，发挥其可再生、可循环利用的绿色环保的优势，可以应用于汽车部件、装饰装修、电器产品、包装等领域。
现有的竹纤维复合材料较多采用挤出注射成型、热压成型、模压成型和手糊成型等成型工艺，致使竹纤维在利用过程中，呈无序状排列，无法有效控制竹纤维复合材料中的纤维性能、纤维界面性能、纤维分布均匀性，造成了竹纤维复合材料的性能有较大的差异。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种竹纤维热熔预浸料及其制备方法，利用热固性树脂或热塑性树脂制成树脂胶膜，采用三层夹芯结构，下层铺装连续的树脂胶膜，芯层定向铺装竹纤维，上层覆盖连续树脂胶膜，然后通过热熔浸胶机进行复合浸渍，保证了竹纤维预浸料呈连续状。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种竹纤维热熔预浸料的制备方法，该制备方法以定向铺装的竹纤维为增强材料，连续铺装的树脂胶膜为底层，连续覆盖的树脂胶膜为上层，通过热熔浸胶机复合浸渍进行制备；
所述竹纤维为机械碾压制备并疏松至松散的纤维束，含水率保持在20％至30％之间，防止纤维卷曲；
树脂胶膜采用热固性树脂或热塑性树脂制成，树脂胶膜的厚度为0.3mm至0.5mm之间，具有一定的拉伸性能和断裂伸长率，其中拉伸性能达到3N以上，断裂伸长率达到25％以上。
本发明的一种竹纤维热熔预浸料的制备方法具体包括如下步骤：
S1、树脂胶膜制备
将热固性树脂在80-110℃预热1-3h，降温至60-80℃，依次加入固化剂和促进剂，搅拌均匀，得复配溶剂，其中，复配溶剂中热固性树脂、固化剂和促进剂的质量比为：100：(7-10)：(1-3)；
将所得的复配溶剂于离型纸上刮膜，降温冷却，收卷，得树脂胶膜；
S2、竹纤维的制备
竹材去节后，将竹段依次经预处理浸泡、机械碾压、纤维开松处理制作含水率在20％至30％之间的竹纤维；
竹纤维预浸料制备
将树脂胶膜铺装在传送带上，然后定向铺装一定厚度的竹纤维毡，上层铺树脂胶膜，经热熔浸胶机加热辊压，定厚冷却，收卷。
本发明的一种竹纤维热熔预浸料的制备方法具体包括如下步骤：
S1、树脂胶膜的制备
选用熔融温度在200℃左右的热塑性树脂在200℃条件下熔融后，流平刮摸在离型纸上，降温冷却，收卷，得树脂胶膜。
S2、竹纤维的制备
竹材去节后，将竹段依次经预处理浸泡、机械碾压、纤维开松处理制作含水率在20％至30％之间的竹纤维；
竹纤维预浸料制备
将树脂胶膜铺装在传送带上，然后定向铺装一定厚度的竹纤维毡，上层铺树脂胶膜，经热熔浸胶机加热辊压，定厚冷却，收卷。
优选地，所述热固性树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或溴代环氧树脂等；
优选地，所述固化剂为双氰胺或硼化物等，所述促进剂为二甲基脲、二乙基四甲基咪唑、氨基亚烷苯胺盐或2-甲基咪唑等；所述改性剂为聚醚胺或脂环胺等。
优选地，所述热塑性树脂为高密度聚乙烯或聚丙烯。
本发明还提供了一种竹纤维热熔预浸料，该预浸料由下层铺装的连续的树脂胶膜，芯层定向铺装的竹纤维以及上层覆盖的连续的树脂胶膜通过热熔浸胶机进行复合浸渍所得，所述树脂胶膜采用热固性树脂或热塑性树脂制成。
优选地，所述树脂胶膜通过以下方法制备所得：
将热固性树脂在80-110℃预热1-3h，降温至60-80℃，依次加入固化剂和促进剂，搅拌均匀，得复配溶剂，其中，复配溶剂中热固性树脂、固化剂和促进剂的质量比为：100：(7-10)：(1-3)；
将所得的复配溶剂于离型纸上刮膜，降温冷却，收卷，得树脂胶膜。
优选地，所述树脂胶膜通过以下方法制备所得：
选用熔融温度在200℃左右的热塑性树脂在200℃条件下熔融后，流平刮摸在离型纸上，降温冷却，收卷，得树脂胶膜
本发明具有以下有益效果：
1)采用生物质天然竹纤维作为预浸料增强材料，具有可生物降解环保的特性。
2)利用热熔法夹心结构制造新型预浸料，提高竹纤维复合材料的质量稳定性，实现竹纤维复合材料性能的可设计性，可以为拉挤成型复合材料和缠绕成型复合材料提供原材料，提高了竹材的利用效率和附加值。
3)获得了一种可降解、环保、成本低的天然纤维增强预浸料，提高了竹纤维复合材料的性能，拓展了应用领域，提升了竹材附加值。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种竹纤维热熔预浸料的制备方法，包括如下步骤：
S1、树脂胶膜的制备：
热固性树脂胶膜：选用热固性树脂(E51+E44)、在90℃预热1.5h，降温至70℃，依次加入：固化剂(双氰胺)、促进剂(2-甲基咪唑)，复配溶剂比例为：100：7：1.5，将搅拌均匀的复配溶剂于离型纸上刮膜，降温冷却，收卷，制备树脂胶膜。胶膜厚度为0.3mm。
S2、竹纤维的制备：
竹材去节后，将竹段依次经预处理浸泡、机械碾压、纤维开松处理制作含水率在25％的竹纤维。
S3、竹纤维预浸料的制备：
选用树脂胶膜铺装在传送带上，然后定向铺装厚度不小于3mm的竹纤维毡，上层铺树脂胶膜，竹纤维/树脂胶膜质量比为：70:30，然后在热熔浸胶机加热辊压，进料速度为2m/min，辊压温度为80℃，辊压压力为0.2MPa，最后冷却、收卷。
测试竹纤维预浸料的性能：树脂含量(28％)、粘度(合格)、凝胶时间(8min)、树脂流动度(14％)、拉伸性能(8N)。
实施例2
一种竹纤维热熔预浸料的制备方法，包括如下步骤：
S1、树脂胶膜的制备：
热塑性树脂胶膜：选用熔融温度在200℃左右的聚丙烯、在200℃条件下熔融，将熔融的树脂流平刮摸在离型纸上，然后降温冷却，收卷，制成树脂胶膜。胶膜厚度为0.5mm
S2、竹纤维的制备：
竹材去节后，将竹段依次经预处理浸泡、机械碾压、纤维开松处理制作含水率在20％的竹纤维。
S3、竹纤维预浸料的制备：
选用树脂胶膜铺装在传送带上，然后定向铺装厚度不小于5mm的竹纤维毡，上层铺树脂胶膜，竹纤维/树脂胶膜质量比为：65:35，然后在热熔浸胶机加热辊压，进料速度为3m/min，辊压温度为180℃，辊压压力为0.5MPa，最后冷却、收卷。
测试竹纤维预浸料的性能：树脂含量(35％)、粘度(合格)、凝胶时间(10min)、树脂流动度(11％)、拉伸性能(10N)。
实施例3
一种竹纤维热熔预浸料的制备方法，包括如下步骤：
S1、树脂胶膜的制备：
热固性树脂胶膜：选用热固性树脂(E51+E20)、在100℃预热2h，降温至80℃，依次加入：固化剂(硼化物)、促进剂(二甲基脲)，复配溶剂比例为：100：8：2，将搅拌均匀的复配溶剂于离型纸上刮膜，降温冷却，收卷，制备树脂胶膜。胶膜厚度为0.5mm。
S2、竹纤维的制备：
竹材去节后，将竹段依次经预处理浸泡、机械碾压、纤维开松处理制作含水率在30％的竹纤维。
S3、竹纤维预浸料的制备：
选用树脂胶膜铺装在传送带上，然后定向铺装厚度不小于5mm的竹纤维毡，上层铺树脂胶膜，竹纤维/树脂胶膜质量比为：75:25，然后在热熔浸胶机加热辊压，进料速度为1m/min，辊压温度为85℃，辊压压力为0.4MPa，最后冷却、收卷。
测试竹纤维预浸料的性能：树脂含量(23％)、粘度(合格)、凝胶时间(7min)、树脂流动度(12％)、拉伸性能(5N)。
实施例4
一种竹纤维热熔预浸料的制备方法，包括如下步骤：
S1、树脂胶膜的制备：
热塑性树脂胶膜：选用熔融温度在200℃左右的聚乙烯、在210℃条件下熔融，将熔融的树脂流平刮摸在离型纸上，然后降温冷却，收卷，制成树脂胶膜。胶膜厚度为0.4mm
S2、竹纤维的制备：
竹材去节后，将竹段依次经预处理浸泡、机械碾压、纤维开松处理制作含水率在15％的竹纤维。
S3、竹纤维预浸料的制备：
选用树脂胶膜铺装在传送带上，然后定向铺装厚度不小于4mm的竹纤维毡，上层铺树脂胶膜，竹纤维/树脂胶膜质量比为：70:30，然后在热熔浸胶机加热辊压，进料速度为2m/min，辊压温度为190℃，辊压压力为0.5MPa，最后冷却、收卷。
测试竹纤维预浸料的性能：树脂含量(30％)、粘度(合格)、凝胶时间(12min)、树脂流动度(10％)、拉伸性能(8N)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种竹纤维热熔预浸料的制备方法，其特征在于，该制备方法以定向铺装的竹纤维为增强材料，连续铺装的树脂胶膜为底层，连续覆盖的树脂胶膜为上层，通过热熔浸胶机复合浸渍进行制备；
所述竹纤维为机械碾压制备并疏松至松散的纤维束，含水率保持在20％至30％之间；
树脂胶膜采用热固性树脂或热塑性树脂制成，树脂胶膜的厚度为0.3mm至0.5mm之间，拉伸性能达到3N以上，断裂伸长率达到25％以上。
2.如权利要求1所述的一种竹纤维热熔预浸料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、树脂胶膜的制备
将热固性树脂在80-110℃预热1-3h，降温至60-80℃，依次加入固化剂和促进剂，搅拌均匀，得复配溶剂，其中，复配溶剂中热固性树脂、固化剂和促进剂的质量比为：100：(7-10)：(1-3)；
将所得的复配溶剂于离型纸上刮膜，降温冷却，收卷，得树脂胶膜；
S2、竹纤维的制备
竹材去节后，将竹段依次经预处理浸泡、机械碾压、纤维开松处理制作含水率在20％至30％之间的竹纤维；
竹纤维预浸料的制备
将树脂胶膜铺装在传送带上，然后定向铺装一定厚度的竹纤维毡，上层铺树脂胶膜，经热熔浸胶机加热辊压，定厚冷却，收卷。
3.如权利要求1所述的一种竹纤维热熔预浸料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、树脂胶膜制备
选用熔融温度在200℃左右的热塑性树脂在200℃条件下熔融后，流平刮摸在离型纸上，降温冷却，收卷，得树脂胶膜；
S2、竹纤维的制备
竹材去节后，将竹段依次经预处理浸泡、机械碾压、纤维开松处理制作含水率在20％至30％之间的竹纤维；
竹纤维预浸料制备
将树脂胶膜铺装在传送带上，然后定向铺装一定厚度的竹纤维毡，上层铺树脂胶膜，经热熔浸胶机加热辊压，定厚冷却，收卷。
4.如权利要求2所述的一种竹纤维热熔预浸料的制备方法，其特征在于，所述热固性树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或溴代环氧树脂。
5.如权利要求2所述的一种竹纤维热熔预浸料的制备方法，其特征在于，所述固化剂为双氰胺或硼化物等，所述促进剂为二甲基脲、二乙基四甲基咪唑、氨基亚烷苯胺盐或2-甲基咪唑；所述改性剂为聚醚胺或脂环胺。
6.如权利要求3所述的一种竹纤维热熔预浸料的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂为高密度聚乙烯或聚丙烯。
7.一种竹纤维热熔预浸料，其特征在于，该预浸料由下层铺装的连续的树脂胶膜，芯层定向铺装的竹纤维以及上层覆盖的连续的树脂胶膜通过热熔浸胶机进行复合浸渍所得。
8.如权利要求7所述的一种竹纤维热熔预浸料，其特征在于，所述树脂胶膜通过以下方法制备所得：
将热固性树脂在80-110℃预热1-3h，降温至60-80℃，依次加入固化剂和促进剂，搅拌均匀，得复配溶剂，其中，复配溶剂中热固性树脂、固化剂和促进剂的质量比为：100：(7-10)：(1-3)；
将所得的复配溶剂于离型纸上刮膜，降温冷却，收卷，得树脂胶膜。
9.如权利要求7所述的一种竹纤维热熔预浸料，其特征在于，所述树脂胶膜通过以下方法制备所得：
选用熔融温度在200℃左右的热塑性树脂在200℃条件下熔融后，流平刮摸在离型纸上，降温冷却，收卷，得树脂胶膜。
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