CN110774614A - 表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料的制备 - Google Patents

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Abstract

表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料的制备，涉及一种天然纤维织物的处理及方式其增强树脂基叠层复合材料的制备方法。本发明采用天然纤维织物，如黄麻布、亚麻布、棉布、大麻布等纺织布作为增强体，并对其进行接枝处理来降低其亲水性，以热固性树脂环氧树脂作为基体材料，通过真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺制备出天然纤维织物增强树脂基叠层复材料。本发明通过如下技术方案来实现：天然纤维织物的准备与裁剪；纤维织物表面处理；模具设计与制造；铺设纤维织物；密封并抽真空；注入树脂；固化成型；脱模修边。本发可通过不同模具的设计制备出不同的几何尺寸和结构构型，应用于汽车内饰、家居设计、建筑材料和船舶运输等领域。

Description

表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料的制备
技术领域
本发明涉及一种天然纤维织物的表面处理及其增强树脂基叠层复合材料的制备方法，属于天然纤维改性以及叠层复合材料的制备技术领域。
背景技术
天然纤维具有较好的力学性能，可再生，能自然降解，价格低廉等优点，通过对其纺织布进行表面处理来降低天然纤维的亲水性，能够显著提高叠层复合材料的力学性能。
天然纤维织物目前多被用于服装设计、包装运输等行业，纤维织物为网状具有良好的力的传递作用，以其增强树脂基体制备叠层复合材料拓宽了天然纤维的应用范畴，推动新型叠层复合材料的发展。
发明内容
本发明提出了一种通过对天然纤维织物进行表面接枝处理增强树脂基叠层复合材料的制备方法，以表面处理的天然纤维织物为增强体，以环氧树脂为基体，通过真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺一体化成型制备。
本发明为解决上述问题所采取的技术方案如下：
所述的表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，增强体天然纤维织物为黄麻布、亚麻布、棉布、大麻布中的一种或多种混合铺层。
所述的表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，所用树脂胶粘剂由环氧树脂和固化剂按重量比10:5的比例配置后，均匀注入树脂罐，备用。
所述的表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，处理天然纤维织物所用的试剂为KH-560硅烷偶联剂。
所述表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料的制备过程如下：
步骤一、天然纤维织物的裁剪与表面处理，将天然纤维织物裁剪成所需尺寸，并对其进行表面接枝处理，来降低其亲水性，改善天然纤维织物和树脂基体的界面相容性；
步骤二、模具的设计与制造，将设计的模具进行加工制造，制备叠层复合材料之前对其进行清理并涂刷脱模剂或在表面覆盖薄膜；
步骤三、铺设天然纤维织物，将经过表面处理的天然纤维织物一层一层地铺设在模具上；
步骤四、模具密封并抽真空，合上模具后检查装置的密封性并抽真空；
步骤五、注入树脂，打开注胶装置及排气装置，将混合后的树脂罐中的树脂胶粘剂注入到模具中，直至充满整个模具腔体，使铺设的天然纤维织物充分浸渍其中；
步骤六、固化成型，停止树脂注入后继续抽真空保持一定压力，直至树脂胶体固化；
步骤七、脱模修边，树脂固化后进行脱模并对样品进行无损检测和修边。
所述的表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，可通过控制铺层数量来制备不同厚度的叠层复合材料，1层天然纤维织物所制备的叠层复合材料的厚度为1mm-2mm，2层布为2mm-3mm，3层布为3-4mm，以此类推。
所述的表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，可通过不同的模具或机械加工制备出不同几何尺寸和结构形式的样品，应用于汽车内饰、家具、玩具、包装、建材等领域。
本发明与现有技术相比的有益效果：
本发明通过对天然纤维织物进行表面接枝处理，降低其亲水性，改善界面相容性，能显著提高叠层复合材料的力学性能，并通过真空辅助树脂传递模塑成型工艺一体化成型，能够实现产量化生产，可通过制造不同的模具用此材料生产不同的产品，具有广泛的应用范围，而且原材料天然纤维织物经济环保，来源丰富，价格低廉，满足社会发展对新型绿色环保复合材料的发展需求。
附图说明
图1是本发明表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料的制备工艺示意图；
具体实施方式
具体实施方式一：所述的表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，以表面处理的天然纤维织物为增强体，以环氧树脂为基体，通过真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺一体化成型制备，其制备工艺流程如图1所示，具体实施步骤如下：
⑴天然纤维织物的裁剪与表面处理，将天然纤维织物裁剪成所需尺寸，并对其进行表面接枝处理，来降低其亲水性，改善天然纤维织物和树脂基体的界面相容性；
⑵模具的设计与制造，将设计的模具进行加工制造，制备叠层复合材料之前对其进行清理并涂刷脱模剂或在表面覆盖薄膜；
⑶铺设天然纤维织物，将经过表面处理的天然纤维织物一层一层地铺设在模具上；
⑷模具密封并抽真空，合上模具后检查装置的密封性并抽真空；
⑸注入树脂，打开注胶装置及排气装置，将混合后的树脂罐中的树脂胶粘剂注入到模具中，直至充满整个模具腔体，使铺设的天然纤维织物充分浸渍其中；
⑹固化成型，停止树脂注入后继续抽真空保持一定压力，直至树脂胶体固化；
⑺脱模修边，树脂固化后进行脱模并对样品进行无损检测和修边。
具体实施方式二：所述的表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，所用天然纤维织物为黄麻布、亚麻布、棉布、大麻布中的一种或几种混合铺层设计，平织黄麻布和大麻布经纱和纬纱的纱线密度在30根/10cm-80根/10cm之间，平织亚麻布、棉布经纱和纬纱的纱线密度在70根/10cm-200根/10cm之间。
具体实施方式三：所述的表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，关于天然纤维织物表面处理，选用KH-560硅烷偶联剂对天然纤维织物进行表面接枝处理，首先将冰醋酸滴入适量的蒸馏水中，使PH在4-5范围内，配置浓度为3％的KH-560溶液，之后将裁剪好的多层天然纤维织物放入玻璃容器中，倒入配置好的3％KH-560溶液，溶液要淹没最上层纤维布，常温下浸渍1-1.5h，之后倒掉液体，将浸渍过溶液的天然纤维织物在80℃烘箱中烘干至恒重，备用。
具体实施方式四：所述的表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，步骤(5)所用树脂胶粘剂由环氧树脂和固化剂按重量比10:5的比例配置后，注入树脂罐，备用。
具体实施方式五：所述的表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，可通过控制铺层数量来制备不同厚度的叠层复合材料，1层天然纤维织物所制备的叠层复合材料的厚度为1mm-2mm，2层布为2mm-3mm，3层布为3-4mm，以此类推。
以上所述，仅是本发明的较佳实例，不对本发明的技术范围做任何限制，故凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、改进、等同替换与修饰等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，以表面处理的天然纤维织物为增强体，以环氧树脂为基体，通过真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺一体化成型制备，其特征在于，所述表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料的制备过程如下：
⑴天然纤维织物的裁剪与表面处理，将天然纤维织物裁剪成所需尺寸，并对其进行表面接枝处理，来降低其亲水性，改善天然纤维织物和树脂基体的界面相容性；
⑵模具的设计与制造，将设计的模具进行加工制造，制备叠层复合材料之前对其进行清理并涂刷脱模剂或在表面覆盖薄膜；
⑶铺设天然纤维织物，将经过表面处理的天然纤维织物一层一层地铺设在模具上；
⑷模具密封并抽真空，合上模具后检查装置的密封性并抽真空；
⑸注入树脂，打开注胶装置及排气装置，将混合后的树脂罐中的树脂胶粘剂注入到模具中，直至充满整个模具腔体，使铺设的天然纤维织物充分浸渍其中；
⑹固化成型，停止树脂注入后继续抽真空保持一定压力，直至树脂胶体固化；
⑺脱模修边，树脂固化后进行脱模并对样品进行无损检测和修边。
2.根据权利要求1所述的表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，其特征在于：所选增强体天然纤维织物为黄麻布、亚麻布、棉布、大麻布中的一种或多种混合铺层，平织黄麻布和大麻布经纱和纬纱的纱线密度在30根/10cm-80根/10cm之间，平织亚麻布、棉布经纱和纬纱的纱线密度在70根/10cm-200根/10cm之间。
3.根据权利要求1所述的表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，其特征在于：步骤⑴中选用KH-560硅烷偶联剂对天然纤维织物进行表面接枝处理，首先将冰醋酸滴入适量的蒸馏水中，使PH在4-5范围内，配置浓度为3％的KH-560溶液，之后将裁剪好的多层天然纤维织物放入玻璃容器中，倒入配置好的3％KH-560溶液，溶液要淹没最上层纤维布，常温下浸渍1-1.5h，之后倒掉液体，将浸渍过溶液的天然纤维织物在80℃烘箱中烘干至恒重，备用。
4.根据权利要求1所述的表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，其特征在于：步骤⑸中所用树脂胶粘剂由环氧树脂和固化剂按重量比10:5的比例配置后，注入树脂罐，备用。
5.根据权利要求1所述的表面处理天然纤维织物增强树脂基叠层复合材料，其特征在于：通过以上方法制备的叠层复合材料可通过控制铺层数量来制备不同厚度的叠层复合材料，1层天然纤维织物所制备的叠层复合材料的厚度为1mm-2mm，2层布为2mm-3mm,3层布为3-4mm，以此类推。
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