CN111805937B - 再生纤维素树脂层压复合材料的制备装置及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种再生纤维素树脂层压复合材料的制备装置及其制备方法，属于再生纤维素树脂复合材料制备技术领域。本发明解决了现有的再生纤维素树脂层压复合材料制备过程中，采用传统层压方式无法实现环氧树脂在再生纤维素材料层中的充分浸润，以及采用传统的浸渗方式所制备的复合材料中环氧树脂占比较大，环保性能差的问题。它包括真空箱以及位于真空箱内且上下正对设置的压力机、上模具和下模具，其中上模具固装在压力机的压力导杆的底端，压力机将压力通过压力导杆传递至上模具，层间涂敷环氧树脂的再生纤维素材料叠层位于下模具的上方。通过将机械层压与真空浸渗成型过程相结合，层压连接效果好，实现再生纤维素树脂层压复合材料的高效制备。

Description

再生纤维素树脂层压复合材料的制备装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种再生纤维素树脂层压复合材料的制备装置及其制备方法，属于再生纤维素树脂复合材料制备技术领域。
背景技术
再生纤维素材料具有强度高并节能环保的特点，但在家具建材等日用领域应用具有一定的局限性。这是由于其广泛应用具有以下难点：(1)吸水易变形，不利于户外及日常使用；(2)难以制备板材，再生纤维素成型时厚度过大会极大延长成型时间，不适用于大规模生产；(3)颗粒状再生纤维素胶合材料相比普通胶合板无性能优势。
基于石油和煤产品制造出的各种合成高分子材料目前已广泛应用于各个领域，合成塑料已成为人类社会不可或缺的重要材料。然而，石油基聚合物由于其不可生物降解，在自然环境中释放有毒挥发性有机化合物的特点，严重危害了生态环境。纤维素作为自然界中储量最大的天然高分子材料，具有低成本、可再生的优点，有望替代部分塑料制品。目前人们正推广使用再生纤维素材料以符合节能减排的要求。但目前再生纤维素材料因其难以制备厚板、遇水易变形等方式而限制了广泛应用。
研究表明环氧树脂加入纤维素材料并固化后不仅可以隔绝纤维素与水分使其不易遇水变形、同时可进一步加固纤维素结构并提高其力学性能，同时环氧树脂与纤维素光折射率相似，不仅可以制备再生纤维素层压厚板同时可以改良再生纤维素材料的透光性。可进一步扩大再生纤维素材料的适用范围。
但是传统的层压方式无法实现环氧树脂在再生纤维素材料层中的充分浸润，且传统的浸渗方式中环氧树脂占比较大，环保性能差。
发明内容
本发明是为了解决现有的再生纤维素树脂层压复合材料制备过程中，采用传统层压方式无法实现环氧树脂在再生纤维素材料层中的充分浸润，以及采用传统的浸渗方式所制备的复合材料中环氧树脂占比较大，环保性能差的问题，进而提供了一种再生纤维素树脂层压复合材料的制备装置及其制备方法。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种再生纤维素树脂层压复合材料的制备装置，它包括真空箱以及位于真空箱内且上下正对设置的压力机、上模具和下模具，其中上模具固装在压力机的压力导杆的底端，压力机将压力通过压力导杆传递至上模具，层间涂敷环氧树脂的再生纤维素材料叠层位于下模具的上方。
进一步地，真空箱的侧壁连通设置有真空阀，所述真空箱通过真空阀与抽气机连接。
进一步地，压力导杆与上模具之间设置有压力传感器，用于反馈层压过程中产生的压力。
进一步地，真空箱上设置有箱门。
进一步地，真空箱顶端安装有电源接口，压力机与所述电源接口电联接。
一种采用上述制备装置的再生纤维素树脂层压复合材料制备方法，它包括如下步骤：
步骤一、在再生纤维素材料叠层的层间涂刷适量的未固化环氧树脂，然后将其放置在下模具的上表面；
步骤二、启动电源，驱动压力机使其控制上模具的下表面与再生纤维素材料叠层的上表面贴合；
步骤三、打开真空阀并启动抽气机，将真空箱内抽至真空，抽气结束后关闭真空阀；
步骤四、3-5min后继续驱动压力机使其控制上模具对再生纤维素材料叠层施加5-10MPa的压强挤出部分环氧树脂；
步骤五、保持1-3min后打开真空阀，此时通过气压的作用驱动再生纤维素材料叠层四周的环氧树脂回填入再生纤维素材料叠层的缝隙中；
步骤六、回填结束后驱动压力机使其控制上模具对再生纤维素材料叠层施加10-20MPa的压强再次挤出多余环氧树脂；
步骤七、打开真空箱回收多余环氧树脂，保持上模具对再生纤维素材料叠层施加的压强直至再生纤维素材料叠层中环氧树脂完全固化；
步骤八、固化成型后，驱动压力机使其控制上模具回到原位，取出制备好的再生纤维素树脂层压复合材料，完成成型过程。
进一步地，再生纤维素材料叠层与上模具之间及再生纤维素材料叠层与下模具之间均放置有聚乙烯薄膜。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本申请通过将机械层压与真空浸渗成型过程相结合，层压连接效果好，实现再生纤维素树脂层压复合材料的高效制备。相比传统层压方式可使环氧树脂充分浸润再生纤维素材料间隙。相比传统浸渗方式中环氧树脂占比更小，更符合环保理念。同时可利用纤维素力学性能优良的优势制备层压再生纤维素复合材料，适用于再生纤维素树脂层压复合材料的高质量制备。
利用本申请的制备方法制备成型后，层压材料中再生纤维素片层具有连续性，机械强度高，有效解决再生纤维素材料遇水易变形的问题，减少最终成型产品中环氧树脂材料的占比，绿色环保；环氧树脂填充再生纤维素片层间隙，改善力学性能与透光率。
附图说明
图1为本申请制备装置的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，一种再生纤维素树脂层压复合材料的制备装置，它包括真空箱1以及位于真空箱1内且上下正对设置的压力机6、上模具4和下模具2，其中上模具4固装在压力机6的压力导杆5的底端，压力机6将压力通过压力导杆5传递至上模具4，层间涂敷环氧树脂的再生纤维素材料叠层3位于下模具2的上方。通过压力机6控制上模具4向下运动，为再生纤维素材料叠层3施加压，上模具4的上下运动可在上模具4与下模具2之间驱动产生0-20MPa的压强。压力导杆与上模具之间设置有压力传感器，用于反馈层压过程中产生的压力。真空箱1为整体成型过程提供真空环境从而进行压力浸渗。
所述压力机6可以为螺旋压力机或曲柄压力机。
真空箱1顶端安装有电源接口7，压力机6通过电源接口7与外部控制设备连接，为压力机6提供运动所需要的信号与电能。所述外部控制设备为现有技术，此处不再赘述。真空箱1内部具有优良的密封能力。为了便于内部压力机6、上模具4及下模具2的装配及制备材料的取放，在保证密封性能的同时真空箱1设置有箱门。
所述的再生纤维素材料叠层3为多片再生纤维素薄膜叠加所形成的叠层，其单层厚度小于1mm。
真空箱1的侧壁连通设置有真空阀8，所述真空箱1通过真空阀8与抽气机连接。真空阀8可控制真空箱1内部与外界的气体流通。制备过程中，真空箱1内的气体通过抽气机由真空阀8抽出，保证真空箱1内维持真空状态。
一种采用上述制备装置的再生纤维素树脂层压复合材料制备方法，它包括如下步骤：
步骤一、在再生纤维素材料叠层的层间涂刷适量的未固化环氧树脂，然后将其放置在下模具2的上表面；再生纤维素材料叠层在涂刷环氧树脂前应当保证其完全干燥，以保证环氧树脂后序过程中的正常浸润。放置好再生纤维素材料叠层后关闭真空箱1的箱门。
步骤二、启动电源，驱动压力机6使其控制上模具4的下表面与再生纤维素材料叠层3的上表面贴合；
步骤三、打开真空阀8并启动抽气机，将真空箱1内抽至真空，抽气结束后关闭真空阀8；抽气过程中再生纤维素材料叠层3中会出现气泡。
步骤四、3-5min后继续驱动压力机6使其控制上模具4对再生纤维素材料叠层3施加5-10MPa的压强挤出部分环氧树脂；抽气过程中再生纤维素材料叠层中产生的气泡也会一同并挤出。
步骤五、保持1-3min后打开真空阀8，此时通过气压的作用驱动再生纤维素材料叠层3四周的环氧树脂回填入再生纤维素材料叠层3的缝隙中；
步骤六、回填结束后驱动压力机6使其控制上模具4对再生纤维素材料叠层3施加10-20MPa的压强再次挤出多余环氧树脂；
步骤七、打开真空箱1的箱门回收多余环氧树脂，保持上模具4对再生纤维素材料叠层3施加的压强直至再生纤维素材料叠层3中环氧树脂完全固化；
步骤八、固化成型后，驱动压力机6使其控制上模具4回到原位，取出制备好的再生纤维素树脂层压复合材料，完成成型过程。
再生纤维素材料叠层3与上模具4之间及再生纤维素材料叠层3与下模具2之间均放置有聚乙烯薄膜。防止再生纤维素材料叠层3与上模具4或下模具2发生粘连。

Claims (6)

1.一种再生纤维素树脂层压复合材料制备方法，其特征在于：它采用一种再生纤维素树脂层压复合材料的制备装置，所述制备装置包括真空箱(1)以及位于真空箱(1)内且上下正对设置的压力机(6)、上模具(4)和下模具(2)，其中上模具(4)固装在压力机(6)的压力导杆(5)的底端，压力机(6)将压力通过压力导杆(5)传递至上模具(4)，层间涂敷环氧树脂的再生纤维素材料叠层(3)位于下模具(2)的上方；
采用所述制备装置的再生纤维素树脂层压复合材料制备方法包括如下步骤：
步骤一、在再生纤维素材料叠层的层间涂刷适量的未固化环氧树脂，然后将其放置在下模具(2)的上表面；
步骤二、启动电源，驱动压力机(6)使其控制上模具(4)的下表面与再生纤维素材料叠层(3)的上表面贴合；
步骤三、打开真空阀(8)并启动抽气机，将真空箱(1)内抽至真空，抽气结束后关闭真空阀(8)；
步骤四、3-5min后继续驱动压力机(6)使其控制上模具(4)对再生纤维素材料叠层(3)施加5-10MPa的压强挤出部分环氧树脂；
步骤五、保持1-3min后打开真空阀(8)，此时通过气压的作用驱动再生纤维素材料叠层(3)四周的环氧树脂回填入再生纤维素材料叠层(3)的缝隙中；
步骤六、回填结束后驱动压力机(6)使其控制上模具(4)对再生纤维素材料叠层(3)施加10-20MPa的压强再次挤出多余环氧树脂；
步骤七、打开真空箱(1)的箱门回收多余环氧树脂，保持上模具(4)对再生纤维素材料叠层(3)施加的压强直至再生纤维素材料叠层(3)中环氧树脂完全固化；
步骤八、固化成型后，驱动压力机(6)使其控制上模具(4)回到原位，取出制备好的再生纤维素树脂层压复合材料，完成成型过程。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：真空箱(1)的侧壁连通设置有真空阀(8)，所述真空箱(1)通过真空阀(8)与抽气机连接。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：压力导杆(5)与上模具(4)之间设置有压力传感器，用于反馈层压过程中产生的压力。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：真空箱(1)上设置有箱门。
5.根据权利要求1、2或4所述的制备方法，其特征在于：真空箱(1)顶端安装有电源接口(7)，压力机(6)与所述电源接口(7)电联接。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：再生纤维素材料叠层(3)与上模具(4)之间及再生纤维素材料叠层(3)与下模具(2)之间均放置有聚乙烯薄膜。
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