CN110343380B - 一种植物纤维复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种植物纤维复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种植物纤维复合材料及其制备方法和应用。本发明提供了一种植物纤维复合材料，包括粘接的植物纤维和树脂；所述植物纤维包括竹纤维、剑麻纤维、黄麻纤维、大麻纤维和苎麻纤维中的一种或多种；从化学组成上，所述树脂包括聚醚砜树脂、聚芳醚酮树脂和聚砜树脂中的一种或多种。本发明提供的植物纤维复合材料绿色环保；所述植物纤维复合材料在常温常压下弯曲强度达111.2MPa，层间剪切强度达70.4MPa，冲击强度达68.2KJ/m2，在2000～5000Hz的吸声测试条件下其吸声系数为0.4～0.8，极限氧指数大于27％，具有良好的力学性能和吸声性能。

Description

一种植物纤维复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种植物纤维复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着建筑行业的高速发展，噪音污染也日益严重，传统的吸声降噪材料已经无法满足社会对吸声降噪材料良好综合性能的要需求。竹纤维、麻纤维、秸秆等一系列天然植物纤维，具有成本低廉、可再生、可回收等优点，其特殊的内部中空结构，可在复合材料内部留下较多的空间吸收声波，为复合材料吸声降噪提供可行性。
例如，CN106433046A公布了一种剑麻纤维增强PBS吸声材料制备方法，制备的材料具有吸声隔声效果，但其在制备过程中添加交联剂、发泡剂等助剂，增加制造成本；CN107033393A公布了一种具有低频吸声隔声功能的吸声材料的制备方法，在材料中插入弹性薄膜，达到了吸声隔声的效果，但是该弹性薄膜的存在会使材料变脆，力学性能下降；同时，以上两专利均没有解决利用植物纤维所制备的复合材料具有阻燃性能差的问题，制备得到的吸声降噪材料力学性能和阻燃性能差。
此外，常用于与植物纤维结合制备吸声材料的树脂一般为通用树脂，如聚乙烯、聚丙烯等树脂，其自身的最高使用温度为120℃，限制了复合材料的应用范围，且聚氯乙烯等含卤素树脂在高温下会释放出有害气体气体，极易造成环境污染，于环保不利；同时，在复合材料的制备中，还需加入抗氧剂、阻燃剂等，进一步增加制造成本。
因此，既能保留传统吸声降噪材料良好吸音降噪性能的优点，又能兼顾力学性能和阻燃性能等综合性能良好、环保且制造成本低廉的材料越来越引起人们的关注。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种植物纤维复合材料。本发明由植物纤维和树脂复合得到一种植物纤维复合材料，消除了复合材料对环境和人体健康的不利影响，达到了绿色环保的需求，同时具有优异的吸声性能、力学性能和阻燃性能。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种植物纤维复合材料，包括粘接的植物纤维和树脂；
所述植物纤维包括竹纤维、剑麻纤维、黄麻纤维、大麻纤维和苎麻纤维中的一种或多种；
从化学组成上，所述树脂包括聚醚砜树脂、聚芳醚酮树脂和聚砜树脂中的一种或多种。
优选的，所述植物纤维占植物纤维复合材料质量的20～80％。
本发明还提供了上述技术方案所述植物纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：
在植物纤维表面涂覆树脂溶液，依次进行干燥和热压成型处理，得到植物纤维复合材料。
优选的，所述涂覆前，植物纤维经过预处理；所述预处理包括将所述植物纤维依次进行清洗、溶剂处理、偶联剂处理和干燥处理。
优选的，所述溶剂处理中溶剂包括乙醇和/或氢氧化钠溶液；
所述偶联剂处理的方式为将植物纤维浸置于偶联剂中；所述偶联剂处理的时间为1～3h；所述偶联剂包括硅烷偶联剂KH550、钛酸酯偶联剂TTOPP、锆偶联剂和有机铬偶联剂中的一种或多种。
优选的，所述真空干燥处理的温度为110～140℃，时间为1～3h，真空度为0.01～0.095MPa。
优选的，所述树脂溶液的固含量为10～25％；所述树脂溶液中溶剂为极性溶剂；所述极性溶剂包括四氢呋喃、二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种。
优选的，所述干燥的升温程序为依次进行的40℃/2h，60℃/2h，80℃/2h，100℃/2h，120℃/2h，140℃/2h。
优选的，所述热压成型处理的温度为180～230℃，压力为0.5～2.0MPa，保压时间为15～35min。
本发明还提供了上述技术方案所述植物纤维复合材料或由上述技术方案所述制备方法制备得到的植物纤维复合材料在吸声降噪中的应用。
本发明提供了一种植物纤维复合材料，包括粘接的植物纤维和树脂；所述植物纤维包括竹纤维、剑麻纤维、黄麻纤维、大麻纤维和苎麻纤维中的一种或多种；从化学组成上，所述树脂包括聚醚砜树脂、聚芳醚酮树脂和聚砜树脂中的一种或多种。
本发明提供的植物纤维复合材料的组分材料包括植物纤维和树脂，无污染物挥发，真正达到了绿色环保的目的；本发明的植物纤维均为天然植物纤维，具有成本低廉、可再生、可回收等优点，其特殊的内部中空结构，可在复合材料内部留下较多的空间吸收声波；同时采用加工温度低于250℃、溶解性良好的特种工程树脂聚醚砜树脂、聚芳醚酮树脂和聚砜树脂中的一种或多种，增强植物纤维的力学性能，并提供明显的阻燃性能，在不添加其他如阻燃剂、抗氧剂等试剂的情况下，使复合材料同样具有良好的阻燃效果和力学性能，降低了材料制备过程中对化工合成材料(抗氧剂、阻燃剂、增塑剂等)、复杂精密反应器材(高速共混设备、高温高压蒸汽爆破设备、熔融挤出注塑设备等)的依赖，很大程度上降低了复合材料的制备成本。
实验数据表明，本发明提供的植物纤维复合材料具有良好的力学性能和吸声性能：在常温常压下弯曲强度达59.3～111.2MPa，层间剪切强度达43.8～70.4MPa，冲击强度达38.5～68.KJ/m2，力学性能优异；在2000～5000Hz的吸声测试条件下其吸声系数为0.4～0.8，吸声性能良好；极限氧指数大于27％，常温常压下难燃；同时各原料无有毒有害污染物挥发，绿色环保。本发明高效实现了植物纤维复合材料的绿色环保需求，综合性能优异，具有可观的经济效益。
附图说明
图1为本发明植物纤维复合材料的实物图；
图2为本发明植物纤维复合材料的实物侧面图；
图3为本发明实施例1制备的植物纤维复合材料的吸声系数曲线；
图4为本发明实施例5制备的植物纤维复合材料的吸声系数曲线；
图5为本发明实施例9制备的植物纤维复合材料的吸声系数曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种植物纤维复合材料，包括粘结的植物纤维和树脂；所述植物纤维包括竹纤维、剑麻纤维、黄麻纤维、大麻纤维和苎麻纤维中的一种或多种；从化学组成上，所述树脂包括聚醚砜树脂、聚芳醚酮树脂和聚砜树脂中的一种或多种。
在本发明中，若无特殊说明，所有的组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
在本发明中，所述植物纤维包括竹纤维、剑麻纤维、黄麻纤维、大麻纤维和苎麻纤维中的一种或多种，优选为剑麻纤维、黄麻纤维和大麻纤维中的一种或多种；更优选为黄麻纤维。
在本发明中，从化学组成上，所述树脂包括聚醚砜树脂、聚芳醚酮树脂和聚砜树脂中的一种或多种，优选为聚芳醚酮树脂和/或聚砜树脂，更优选为双酚A型聚砜树脂和/或可溶性聚芳醚酮树脂。
在本发明中，所述植物纤维优选占植物纤维复合材料质量的20～80％，更优选为30～70％，进一步优选为40～60％。
在本发明中，所述树脂具有胶黏作用，可以提供纤维间结合力，有利于纤维粘接在一起。
本发明还提供了上述技术方案所述的植物纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：
在植物纤维表面涂覆树脂溶液，依次进行干燥和热压成型处理，得到植物纤维复合材料。
在本发明中，所述制备方法中各组分的用量与前述植物纤维复合材料的技术方案中组分的用量一致，在此不再赘述。
本发明在植物纤维表面涂覆树脂溶液，得到涂覆料。
在本发明中，所述植物纤维优选为竹纤维、剑麻纤维、黄麻纤维、大麻纤维和苎麻纤维中的一种或多种，更优选为剑麻纤维、黄麻纤维和大麻纤维中的一种或多种，进一步优选为大麻纤维。在本发明中，所述植物纤维的存在方式优选为植物纤维布。在本发明中，所述植物纤维布的密度优选为230～400g/m2。在本发明中，所述植物纤维布的编织方式优选为经纬编织、单向编织、平纹编织、斜纹编织或蜂巢编织。本发明对所述植物纤维布的纱线细度和密度没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的纱线细度和密度即可。在本发明中，所述纤维布面密度优选为340～380g/m2，更优选为350～370g/m2，进一步优选为355～365g/m2。
在本发明中，所述树脂溶液的固含量优选为10～25％，更优选为15～23％，进一步优选为19～21％。在本发明中，所述树脂溶液中溶剂优选为极性溶剂。在本发明中，所述极性溶剂优选包括四氢呋喃、二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种。
本发明对所述涂覆的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的涂覆方式即可。在本发明中，按植物纤维占植物纤维复合材料质量的40～60％配比的不同，单层单面涂覆量优选为200～550g/m2。
进行涂覆前，本发明优选还包括将所述植物纤维进行预处理。在本发明中，所述预处理优选包括将所述植物纤维依次进行清洗、溶剂处理、偶联剂处理和真空干燥处理。
在本发明中，所述清洗优选为去离子水清洗。本发明对所述清洗的方式没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的清洗方方式即可。
在本发明中，所述溶剂处理的方式优选为将植物纤维浸置于溶剂中。所述溶剂处理中溶剂优选包括乙醇和/或氢氧化钠溶液。在本发明中，所述氢氧化钠溶液的质量浓度优选为2～20％，更优选为5～18％，进一步优选为8～13％。本发明使用乙醇去除纤维表面在机加工时带入的油污，使用氢氧化钠溶液去除植物纤维表面的可溶性杂质和尘土杂质。本发明对所述溶剂处理的时间没有特殊限定，以能够去除植物纤维表面的油污、可溶性杂质和尘土杂质为准。
在本发明中，所述偶联剂处理的方式优选为将植物纤维浸置于偶联剂中；所述偶联剂处理的时间优选为1～3h。在本发明中，所述偶联剂优选包括硅烷偶联剂KH550、钛酸酯偶联剂TTOPP、锆偶联剂和有机铬偶联剂中的一种或多种，更优选包括硅烷偶联剂KH550、锆偶联剂和有机铬偶联剂中的一种或多种，进一步优选包括硅烷偶联剂KH550。本发明通过偶联剂处理提高植物纤维与树脂的表面结合能力。在本发明中，所述偶联剂优选以偶联剂复配液的形式提供。在本发明中，按体积百分比计，所述偶联剂复配液优选包括体积分数为20％的KH550、72％的乙醇和8％的去离子水。
在本发明中，所述真空干燥处理的温度优选为110～140℃，更优选为115～135℃；时间优选为1～3h；真空度优选为0.01～0.095MPa。本发明通过真空干燥去除植物纤维表面水分，避免水分削弱植物纤维与树脂的结合能力。
得到涂覆料后，本发明将涂覆料依次进行干燥和热压成型处理，得到植物纤维复合材料。
在本发明中，所述干燥的升温程序优选为依次进行的40℃/2h，60℃/2h，80℃/2h，100℃/2h，120℃/2h，140℃/2h；所述升温程序中参数表示相应温度保温对应时间，以40℃/2h为例，表示在40℃条件下保温2h。在本发明中，所述干燥优选为真空干燥；所述真空度优选为0.01～0.095MPa。本发明通过干燥，去除树脂溶液中的溶剂。本发明通过分步骤干燥，可以将涂覆的树脂溶液中的溶剂相对缓慢的烘出来，避免升温速率过快导致的树脂大量起泡，利于树脂与植物纤维的结合。
在本发明中，所述热压成型处理的温度优选为180～230℃，更优选为190～220℃，进一步优选为200～210℃；压力优选为0.5～2.0MPa，更优选为0.5～1.5MPa；保压时间优选为15～35min，更优选为20～30min。本发明对所述热压成型处理没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的热压成型技术进行热压成型即可。在本发明中，所述热压成型的设备优选为热压机，更优选为真空热压机。本发明在热压成型处理过程中，通过加压加热，促进树脂粘结性能的提升，实现植物纤维与树脂之间的紧密、牢固结合，同时提高植物纤维复合材料的致密性，进而有利于提高植物纤维复合材料的力学性能等综合性能。
本发明还提供了上述技术方案所述植物纤维复合材料或由上述技术方案所述制备方法制备得到的植物纤维复合材料在吸声降噪中的应用。在本发明中，所述应用的方式优选为将所述植物纤维复合材料作为吸声降噪材料铺设于待降噪空间表面或填充于待降噪空间腔体内。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的植物纤维复合材料及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
植物纤维预处理：取5g氢氧化钠配制成2wt.％的氢氧化钠溶液，将100g黄麻纤维布浸置于配制好的氢氧化钠溶液中2h，去离子水清洗至中性后，将黄麻纤维布浸置于乙醇中3h，取出，再置于偶联剂复配液中2h，其中，按体积分数计，偶联剂复配液组成为20％的KH550，72％的乙醇和8％的去离子水，最后将偶联剂处理后的黄麻纤维布于120℃、真空度为0.09Mpa的条件下真空干燥2h，得到预处理后的黄麻纤维布。
植物纤维复合材料的制备：按植物纤维质量占植物纤维复合材料质量的40％进行植物纤维复合材料的制备，将136.83g可溶性聚芳醚酮粉末与800mL二氧六环混合，常温搅拌1h使之完全溶解，常温静置定容去除气泡，得到树脂溶液；将91.22g预处理后的黄麻纤维布预先放置在聚酰亚胺薄膜的衬底上，以500g/m2的涂刷量均匀的涂刷在纤维布上，得到涂覆料；将涂覆料在室温空气中放置3h后移入真空干燥箱，设升温程序为40℃/2h，60℃/2h，80℃/2h，100℃/2h，120℃/2h，140℃/2h，待降温至室温后取出，使用热压机于200℃、1MPa条件下热压成型，除去聚酰亚胺薄膜，得到植物纤维复合材料。所得植物纤维复合材料实物图见图1～2，其中图1为所得植物纤维复合材料的实物图，具体为植物纤维复合材料实物照片，图2为所得植物纤维复合材料的实物侧面图。由图1和图2可见，所得植物纤维复合材料由植物纤维和树脂紧密牢固结合而成。
实施例2
热压成型处理参数为210℃、1MPa，其他工艺与实施例1相同，得到植物纤维复合材料。
实施例3
热压成型处理参数为200℃、1.5MPa，其他工艺与实施例1相同，得到植物纤维复合材料。
实施例4
热压成型处理参数为210℃、1.5MPa，其他工艺与实施例1相同，得到植物纤维复合材料。
实施例5
植物纤维预处理：取5g氢氧化钠配制成2wt.％的氢氧化钠溶液，将100g黄麻纤维布浸置与配制好的氢氧化钠溶液中2h，去离子水清洗至中性后，将黄麻纤维布浸置与乙醇中3h，取出，再置于偶联剂复配液中2h，其中，按体积分数计，偶联剂复配液组成为20％的KH550，72％的乙醇和8％的去离子水，最后将偶联剂处理后的黄麻纤维布于120℃、真空度为0.08MPa的条件下真空干燥2h，得到预处理后的黄麻纤维布。
植物纤维复合材料的制备：按植物纤维质量占植物纤维复合材料质量的50％进行植物纤维复合材料的制备，将84.71g可溶性聚芳醚酮粉末与500mL二氧六环混合，常温搅拌1h使之完全溶解，常温静置定容去除气泡，得到树脂溶液；将87.41g预处理后的黄麻纤维布预先放置在聚酰亚胺薄膜的衬底上，以330g/m2的涂刷量均匀的涂刷在纤维布上，得到涂覆料；将涂覆料在室温空气中放置3h后移入真空干燥箱，设升温程序为40℃/2h，60℃/2h，80℃/2h，100℃/2h，120℃/2h，140℃/2h，待降温至室温后取出，使用热压机于200℃、10MPa条件下热压成型，除去聚酰亚胺薄膜，得到植物纤维复合材料。
实施例6
热压成型处理参数为210℃、1MPa，其他工艺与实施例5相同，得到植物纤维复合材料。
实施例7
热压成型处理参数为200℃、1.5MPa，其他工艺与实施例5相同，得到植物纤维复合材料。
实施例8
热压成型处理参数为210℃、1.5MPa，其他工艺与实施例5相同，得到植物纤维复合材料。
实施例9
植物纤维预处理：取5g氢氧化钠配制成2wt.％的氢氧化钠溶液，将100g黄麻纤维布浸置与配制好的氢氧化钠溶液中2h，去离子水清洗至中性后，将黄麻纤维布浸置与乙醇中3h，取出，再置于偶联剂复配液中2h，其中，按体积分数计，偶联剂复配液组成为20％的KH550，72％的乙醇和8％的去离子水，最后将偶联剂处理后的黄麻纤维布于120℃、真空度为0.095MPa的条件下真空干燥2h，得到预处理后的黄麻纤维布。
植物纤维复合材料的制备：按植物纤维质量占植物纤维复合材料质量的60％进行植物纤维复合材料的制备，将37.67g可溶性聚芳醚酮粉末与225mL二氧六环混合，常温搅拌1h使之完全溶解，常温静置定容去除气泡，得到树脂溶液；将56.51g预处理后的黄麻纤维布预先放置在聚酰亚胺薄膜的衬底上，以200g/m2的涂刷量均匀的涂刷在纤维布上，得到涂覆料；将涂覆料在室温空气中放置3h后移入真空干燥箱，设升温程序为40℃/2h，60℃/2h，80℃/2h，100℃/2h，120℃/2h，140℃/2h，待降温至室温后取出，使用热压机于200℃、1MPa条件下热压成型，除去聚酰亚胺薄膜，得到植物纤维复合材料。
实施例10
热压成型处理参数为210℃、1MPa，其他工艺与实施例9相同，得到植物纤维复合材料。
实施例11
热压成型处理参数为200℃、1.5MPa，其他工艺与实施例9相同，得到植物纤维复合材料。
实施例12
热压成型处理参数为210℃、1.5MPa，其他工艺与实施例9相同，得到植物纤维复合材料。
按照GB/T 1449-2005对实施例1～12所得植物纤维复合材料进行弯曲强度测试，按照JC/T 773-2010对实施例1～12所得植物纤维复合材料进行层间剪切强度测试，按照GB/T 1451-2005对实施例1～12所得植物纤维复合材料进行冲击强度测试；按照GB50088-1985T，对实施例1～12所得植物纤维复合材料进行吸声测试；按照GB/T 8924-2005，测定实施例1～12所得植物纤维复合材料的极限氧指数；测试结果见表1。
表1实施例1～12测试结果
Figure BDA0002172950410000091
Figure BDA0002172950410000101
对实施例1、5和9所得植物纤维复合材料进行吸声性能测试，得到吸声系数曲线，见图3～5。由图3～5可见，本发明提供的植物纤维复合材料在2000～5000Hz范围内，吸声系数为0.4～0.8，具有良好的吸声性能。
实施例13
植物纤维预处理：取5g氢氧化钠配制成2wt.％的氢氧化钠溶液，将100g黄麻纤维布浸置与配制好的氢氧化钠溶液中2h，去离子水清洗至中性后，将黄麻纤维布浸置与乙醇中3h，取出，再置于偶联剂复配液中2h，其中，按体积分数计，偶联剂复配液组成为20％的KH550，72％的乙醇和8％的去离子水，最后将偶联剂处理后的黄麻纤维布于120℃、真空度为0.05MPa的条件下真空干燥2h，得到预处理后的黄麻纤维布。
植物纤维复合材料的制备：按植物纤维质量占植物纤维复合材料质量的40％进行植物纤维复合材料的制备，将138.6g双酚A型聚砜粉末与830mL二氯甲烷混合，常温搅拌1h使之完全溶解，常温静置定容去除气泡，得到树脂溶液；将92.4g预处理后的黄麻纤维布预先放置在聚酰亚胺薄膜的衬底上，以500g/m2的涂刷量均匀的涂刷在纤维布上，得到涂覆料；将涂覆料在室温空气中放置3h后移入真空干燥箱，设升温程序为40℃/2h，60℃/2h，80℃/2h，100℃/2h，120℃/2h，140℃/2h，待降温至室温后取出，使用热压机于200℃、1MPa条件下热压成型，除去聚酰亚胺薄膜，得到植物纤维复合材料。
实施例14
热压成型处理参数为210℃、1MPa，其他工艺与实施例13相同，得到植物纤维复合材料。
实施例15
热压成型处理参数为200℃、1.5MPa，其他工艺与实施例13相同，得到植物纤维复合材料。
实施例16
热压成型处理参数为210℃、1.5MPa，其他工艺与实施例13相同，得到植物纤维复合材料。
实施例17
植物纤维预处理：取5g氢氧化钠配制成2wt.％的氢氧化钠溶液，将100g黄麻纤维布浸置与配制好的氢氧化钠溶液中2h，去离子水清洗至中性后，将黄麻纤维布浸置与乙醇中3h，取出，再置于偶联剂复配液中2h，其中，按体积分数计，偶联剂复配液组成为20％的KH550，72％的乙醇和8％的去离子水，最后将偶联剂处理后的黄麻纤维布于120℃、真空度为0.075MPa的条件下真空干燥2h，得到预处理后的黄麻纤维布。
植物纤维复合材料的制备：按植物纤维质量占植物纤维复合材料质量的50％进行植物纤维复合材料的制备，将81.2g双酚A型聚砜粉末与480mL二氯甲烷混合，常温搅拌1h使之完全溶解，常温静置定容去除气泡，得到树脂溶液；将81.2g预处理后的黄麻纤维布预先放置在聚酰亚胺薄膜的衬底上，以330g/m2的涂刷量均匀的涂刷在纤维布上，得到涂覆料；将涂覆料在室温空气中放置3h后移入真空干燥箱，设升温程序为40℃/2h，60℃/2h，80℃/2h，100℃/2h，120℃/2h，140℃/2h，待降温至室温后取出，使用热压机于200℃、1MPa条件下热压成型，除去聚酰亚胺薄膜，得到植物纤维复合材料。
实施例18
热压成型处理参数为210℃、1MPa，其他工艺与实施例17相同，得到植物纤维复合材料。
实施例19
热压成型处理参数为200℃、1.5MPa，其他工艺与实施例17相同，得到植物纤维复合材料。
实施例20
热压成型处理参数为210℃、1.5MPa，其他工艺与实施例17相同，得到植物纤维复合材料。
实施例21
植物纤维预处理：取5g氢氧化钠配制成2wt.％的氢氧化钠溶液，将100g黄麻纤维布浸置与配制好的氢氧化钠溶液中2h，去离子水清洗至中性后，将黄麻纤维布浸置与乙醇中3h，取出，再置于偶联剂复配液中2h，其中，按体积分数计，偶联剂复配液组成为20％的KH550，72％的乙醇和8％的去离子水，最后将偶联剂处理后的黄麻纤维布于120℃、真空度为0.06MPa的条件下真空干燥2h，得到预处理后的黄麻纤维布。
植物纤维复合材料的制备：按植物纤维质量占植物纤维复合材料质量的60％进行植物纤维复合材料的制备，将51g双酚A型聚砜粉末与305mL二氯甲烷混合，常温搅拌1h使之完全溶解，常温静置定容去除气泡，得到树脂溶液；将76.5g预处理后的黄麻纤维布预先放置在聚酰亚胺薄膜的衬底上，以200g/m2的涂刷量均匀的涂刷在纤维布上，得到涂覆料；将涂覆料在室温空气中放置3h后移入真空干燥箱，设升温程序为40℃/2h，60℃/2h，80℃/2h，100℃/2h，120℃/2h，140℃/2h，待降温至室温后取出，使用热压机于200℃、1MPa条件下热压成型，除去聚酰亚胺薄膜，得到植物纤维复合材料。
实施例22
热压成型处理参数为210℃、1MPa，其他工艺与实施例21相同，得到植物纤维复合材料。
实施例23
热压成型处理参数为200℃、1.5MPa，其他工艺与实施例21相同，得到植物纤维复合材料。
实施例24
热压成型处理参数为210℃、1.5MPa，其他工艺与实施例21相同，得到植物纤维复合材料。
实施例25
植物纤维预处理：取5g氢氧化钠配制成2wt.％的氢氧化钠溶液，将100g黄麻纤维布浸置与配制好的氢氧化钠溶液中2h，去离子水清洗至中性后，将黄麻纤维布浸置与乙醇中3h，取出，再置于偶联剂复配液中2h，其中，按体积分数计，偶联剂复配液组成为20％的KH550，72％的乙醇和8％的去离子水，最后将偶联剂处理后的黄麻纤维布于120℃、真空度为0.055MPa的条件下真空干燥2h，得到预处理后的黄麻纤维布。
植物纤维复合材料的制备：按植物纤维质量占植物纤维复合材料质量的40％进行植物纤维复合材料的制备，将138.6g聚芳醚酮粉末与830mL复配溶剂混合，其中复配溶剂为按二氯甲烷与二氧六环体积比为4:6混合得到，常温搅拌1h使之完全溶解，常温静置定容去除气泡，得到树脂溶液；将92.4g预处理后的黄麻纤维布预先放置在聚酰亚胺薄膜的衬底上，以500g/m2的涂刷量均匀的涂刷在纤维布上，得到涂覆料；将涂覆料在室温空气中放置3h后移入真空干燥箱，设升温程序为40℃/2h，60℃/2h，80℃/2h，100℃/2h，120℃/2h，140℃/2h，待降温至室温后取出，使用热压机于200℃、1MPa条件下热压成型，除去聚酰亚胺薄膜，得到植物纤维复合材料。
实施例26
热压成型处理参数为210℃、1MPa，其他工艺与实施例25相同，得到植物纤维复合材料。
实施例27
热压成型处理参数为200℃、1.5MPa，其他工艺与实施例25相同，得到植物纤维复合材料。
实施例28
热压成型处理参数为210℃、1.5MPa，其他工艺与实施例25相同，得到植物纤维复合材料。
采用与实施例1相同的测试方法，对实施例13～28所得植物纤维复合材料的吸声性能进行测试，测试结果见表2。
表2实施例13～28吸声性能测试结果
吸声系数(2000～5000Hz范围内)
实施例13 0.47
实施例14 0.53
实施例15 0.48
实施例16 0.58
实施例17 0.59
实施例18 0.58
实施例19 0.61
实施例20 0.66
实施例21 0.67
实施例22 0.68
实施例23 0.66
实施例24 0.71
实施例25 0.47
实施例26 0.48
实施例27 0.49
实施例28 0.47
由表1和表2可见，本发明提供的植物纤维复合材料弯曲强度达59.3～111.2MPa，层间剪切强度达43.8～70.4MPa，冲击强度达38.5～68.2kJ/m2，具有良好的力学性能；2000～5000Hz范围内吸声系数达0.42～0.76，极限氧指数达27.5～29.9％，具有良好的吸声降噪性能。
本发明的植物纤维均为天然植物纤维，具有成本低廉、可再生、可回收等优点；同时特种工程树脂聚醚砜树脂、聚芳醚酮树脂和聚砜树脂具有加工温度低于250℃、溶解性良好的优点，能增强植物纤维的力学性能，并提供明显的阻燃性能，在不添加其他助剂的情况下，使复合材料同样具有优异的吸声降噪性能和良好的力学性能，降低了材料制备中对化工合成材料和复杂精密反应器材的依赖，极大降低了复合材料的制备成本，具有极高的经济价值和商用价值，有利于大规模工业应用。
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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种植物纤维复合材料，其特征在于，由粘接的植物纤维和树脂组成；
所述植物纤维为竹纤维、剑麻纤维、黄麻纤维和大麻纤维中的一种或多种；
从化学组成上，所述树脂为聚芳醚酮树脂和/或聚砜树脂；
所述植物纤维占植物纤维复合材料质量的40~60%；
所述植物纤维为植物纤维布；所述植物纤维布的面密度为340~380g/m2；
所述植物纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：
在植物纤维表面涂覆树脂溶液，依次进行干燥和热压成型处理，得到植物纤维复合材料；
所述涂覆前，所述植物纤维经过预处理；所述预处理包括将所述植物纤维依次进行清洗、溶剂处理、偶联剂处理和真空干燥处理。
2.一种权利要求1所述植物纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：
在植物纤维表面涂覆树脂溶液，依次进行干燥和热压成型处理，得到植物纤维复合材料；
所述涂覆前，所述植物纤维经过预处理；所述预处理包括将所述植物纤维依次进行清洗、溶剂处理、偶联剂处理和真空干燥处理。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂处理中溶剂包括乙醇和/或氢氧化钠溶液；
所述偶联剂处理的方式为将植物纤维浸置于偶联剂中；所述偶联剂处理的时间为1~3h；所述偶联剂包括硅烷偶联剂KH550、钛酸酯偶联剂TTOPP、锆偶联剂和有机铬偶联剂中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述真空干燥处理的温度为110~140℃，时间为1~3h，真空度为0.01~0.095MPa。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述树脂溶液的固含量为10~25%；所述树脂溶液中溶剂为极性溶剂；所述极性溶剂包括四氢呋喃、二氧六环、二氯甲烷、三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的升温程序为依次进行的40℃/2h，60℃/2h，80℃/2h，100℃/2h，120℃/2h，140℃/2h。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热压成型处理的温度为180~230℃，压力为0.5~2.0MPa，保压时间为15~35min。
8.权利要求1所述植物纤维复合材料或由权利要求2~7任一项所述制备方法制备得到的植物纤维复合材料在吸声降噪中的应用。
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