CN112813581A - 一种高强度竹纤维复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高强度竹纤维复合材料及其制备方法和应用，属于汽车材料技术领域。本发明提供了一种高强度竹纤维复合材料，包括如下质量含量的组分：改性竹纤维45％～65％和聚合物纤维35％～55％；所述改性竹纤维由竹纤维经偶联剂水解液改性得到。本发明提供的复合材料通过偶联剂水解液对竹纤维进行改性，偶联剂水解产物中的羟基能够与竹纤维中的极性羟基形成氢键作用，有机基团与聚合物纤维具有较好的相容性，从而在竹纤维和聚合物纤维之间起到桥连作用，提高了竹纤维和聚合物纤维的界面相容性，进而提高了复合材料的力学强度。实施例的结果显示，本发明提供的复合材料的静曲强度为64.5MPa，弹性模量为3790MPa。

Description

一种高强度竹纤维复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于汽车材料技术领域，具体涉及一种高强度竹纤维复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
近十年是中国汽车产业快速发展时期，我国目前已经成为世界汽车生产第一大国。2000年，欧盟出台了一份指导文件(2000/53/CE)，明确指出车辆报废后，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，汽车部件的可降解性已成为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已经开始采用聚合物纤维和天然纤维复合材料制作门衬板、仪表板衬件、后搁板等部件。
我国竹材资源丰富，竹子生长迅速，竹材力学强度高且具有较长的纤维形态，因此，将竹纤维用于汽车部件成为了汽车复合材料的热点。目前，一般将竹纤维直接与聚合物纤维进行复合制备复合材料，如公开号为CN109440298A的发明专利中直接将竹纤维和涤纶进行复合制备复合毡；公开号为CN108384107A的发明专利中将竹纤维、木纤维和聚合物纤维进行复合制备复合毡。但是，现有技术中制备的复合毡的机械强度均较低，从而限制了其应用。因此，如何提高竹纤维复合材料的机械强度成为研究重点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度竹纤维复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的复合材料具有较高的力学强度。
本发明提供了一种高强度竹纤维复合材料，包括如下质量含量的组分：改性竹纤维45％～65％和聚合物纤维35％～55％；所述改性竹纤维由竹纤维经偶联剂水解液改性得到。
优选地，所述偶联剂水解液中的偶联剂与竹纤维的质量比为(1～7):100。
优选地，所述偶联剂水解液包括偶联剂、水和乙醇。
优选地，所述偶联剂水解液中偶联剂和水的体积比为1:(0.5～1.5)。
优选地，所述偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝-锆复合偶联剂和铝钛复合偶联剂中的一种。
优选地，所述竹纤维的长度为50～100mm；所述竹纤维的直径为100～200μm。
优选地，所述聚合物纤维包括聚丙烯纤维、聚酯纤维和尼龙纤维中的一种或多种。
优选地，所述聚合物纤维的纤度为1.111～1.500g/1000m；所述聚合物纤维的长度为5～10cm。
本发明提供了上述技术方案所述高强度竹纤维复合材料的制备方法，包括：
(1)将改性竹纤维和聚合物纤维分别开松后混合，依次进行无纺气流、梳理铺装和针刺，得到复合纤维毡；
(2)将所述步骤(1)得到的复合纤维毡依次进行软化预压和冷压，得到竹纤维复合材料。
本发明还提供了上述技术方案所述高强度竹纤维复合材料或按照上述技术方案所述制备方法制备的高强度竹纤维复合材料在汽车中的应用。
本发明提供了一种高强度竹纤维复合材料，包括如下质量含量的组分：改性竹纤维45％～65％和聚合物纤维35％～55％；所述改性竹纤维由竹纤维经偶联剂水解液改性得到。本发明提供的复合材料通过偶联剂水解液对竹纤维进行改性，偶联剂水解产物中的羟基能够与竹纤维中的极性羟基形成氢键作用，有机基团与聚合物纤维具有较好的相容性，从而在竹纤维和聚合物纤维之间起到桥连作用，提高了竹纤维和聚合物纤维的界面相容性，进而提高了复合材料的力学强度。实施例的结果显示，本发明提供的复合材料的静曲强度为64.5MPa，弹性模量为3790MPa。
具体实施方式
本发明提供了一种高强度竹纤维复合材料，包括如下质量含量的组分：改性竹纤维45％～65％和聚合物纤维35％～55％；所述改性竹纤维由竹纤维经偶联剂水解液改性得到。
按质量含量计，本发明提供的高强度竹纤维复合材料包括改性竹纤维45％～65％，优选为50～60％，进一步优选为55％。本发明将改性竹纤维的质量含量限定在上述范围内，能够使改性竹纤维分布的更为均匀，与聚合物纤维的结合点增多，改性竹纤维被熔融的聚合物纤维包裹，从而提高复合材料的力学强度。
本发明对所述竹纤维的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品或常规制备方法制备的即可。在本发明中，所述竹纤维优选包括从毛竹、慈竹、绿竹、单竹、四季竹、斑竹和楠竹竹种中提取出来的一种或几种。
在本发明中，所述竹纤维的长度优选为50～100mm，更优选为50～80mm；所述竹纤维的直径优选为100～200μm，更优选为120～180μm。本发明将竹纤维的长度和直径限定在上述范围内，能够使竹纤维均匀的分散在复合材料中起到良好的骨架支撑作用，并具有较合适的长径比，能够更好的与聚合物纤维发生啮合作用，从而进一步提高复合材料的力学强度。
在本发明中，所述竹纤维的含水率优选为绝干至12～17wt％，更优选为绝干至14～16wt％，进一步优选为15wt％。本发明将竹纤维的含水率限定在上述范围内，能够避免竹纤维吸湿膨胀变形及对聚合物纤维产生溶胀，从而进一步提高复合材料的力学强度。
按质量含量计，本发明提供的高强度竹纤维复合材料包括聚合物纤维35％～55％，优选为40～50％，更优选45％。本发明将聚合物纤维的质量含量限定在上述范围内，能够使竹纤维更加均匀的分散并被聚合物纤维包裹，从而提高复合材料的力学强度。
在本发明中，所述聚合物纤维优选包括聚丙烯纤维、聚酯纤维和尼龙纤维中的一种或多种，更优选为聚丙烯纤维。
在本发明中，所述聚合物纤维的纤度优选为1.111～1.500g/1000m，更优选为1.200～1.350g/1000m；所述聚合物纤维的长度优选为5～10cm，更优选为6～8cm。本发明将聚合物纤维的纤度和长度限定在上述范围内，能够与竹纤维形成相互交错的网络结构，形成更多的搭接点，纤维均匀连续，从而进一步提高复合材料的力学强度。
在本发明中，所述偶联剂水解液优选包括偶联剂、水和乙醇。
在本发明中，所述偶联剂优选包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝-锆复合偶联剂和铝钛复合偶联剂中的一种，更优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。在本发明的优选方案中，所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂在水的作用下发生水解生成硅醇，醇羟基与竹纤维中的极性羟基形成氢键作用，有机基团与聚合物纤维具有较好的相容性，从而在竹纤维和聚合物纤维之间起到桥连作用，提高了竹纤维和聚合物纤维的界面相容性，进而提高了复合材料的力学强度。
在本发明中，所述偶联剂水解液中的偶联剂与竹纤维的质量比优选为(1～7):100，更优选为(2～5):100，最优选为3:100。本发明将偶联剂水解液中偶联剂与竹纤维的质量比限定在上述范围内，能够保证偶联剂水解产生足够的水解产物与竹纤维产生氢键作用，增强竹纤维和聚合物纤维的界面相容性，从而进一步提高复合材料的力学强度。
在本发明中，所述偶联剂水解液中偶联剂与水的体积比优选为1:(0.5～1.5)，更优选为1:1。本发明将偶联剂水解液中偶联剂与水的体积比限定在上述范围内，能够保证偶联剂充分水解，又能够避免水解产物发生团聚形成大分子物质而起不到改性作用，从而进一步提高复合材料的力学强度。在本发明中，所述水优选为去离子水。
本发明对所述偶联剂水解液中乙醇的用量没有特殊的限定，能够使水解液没过竹纤维即可。在本发明中，所述乙醇作为溶剂溶解偶联剂水解产物，使其与竹纤维进行反应。
本发明对所述偶联剂水解液的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的偶联剂水解液的制备方法即可。在本发明中，优选首先将偶联剂加入到去离子水中，再加入乙醇。
在本发明中，所述改性竹纤维由竹纤维经偶联剂水解液改性得到。在本发明中，所述改性竹纤维的制备方法优选包括将竹纤维浸入偶联剂水解液中，然后依次进行抽滤、洗涤，得到改性竹纤维。
在本发明中，所述竹纤维在进行改性前优选进行水洗和干燥。在本发明中，所述水洗用于除去竹纤维表面的灰尘。在本发明中，所述干燥的温度优选为100～105℃，更优选为103℃；所述干燥的时间优选为3～6h，更优选为5h。
本发明对所述偶联剂水解液的用量没有特殊的限定，能够没过竹纤维即可。
在本发明中，所述竹纤维浸入偶联剂水解液中的时间优选为50～70min，更优选为60min。在本发明中，所述洗涤优选采用乙醇洗涤。
在得到改性竹纤维后，本发明优选将改性竹纤维干燥保存。
本发明通过偶联剂水解液对竹纤维进行改性，提高了竹纤维和聚合物纤维的界面相容性，进而提高了复合材料的力学强度。
本发明提供了上述技术方案所述高强度竹纤维复合材料的制备方法，包括：
(1)将改性竹纤维和聚合物纤维分别开松后混合，依次进行无纺气流、梳理铺装和针刺，得到复合纤维毡；
(2)将所述步骤(1)得到的复合纤维毡依次进行软化预压和冷压，得到竹纤维复合材料。
本发明将改性竹纤维和聚合物纤维分别开松后混合，依次进行无纺气流、梳理铺装和针刺，得到复合纤维毡。
本发明对所述改性竹纤维和聚合物纤维开松和混合的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的纤维开松和混合的操作即可。
本发明对所述无纺气流和梳理铺装的操作没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的无纺气流和梳理铺装的操作即可。在本发明中，所述无纺气流能够促进竹纤维和聚合物纤维在网络多孔材料中均匀相互穿插、缠结，赋予复合材料较高的力学强度。在本发明中，所述梳理铺装能够使竹纤维和聚合物纤维呈单向排列，防止复合材料在大角度、深度软化预压和冷压时发生断裂。
在本发明中，所述针刺优选为Z方向针刺。在本发明中，所述Z方向针刺为使用钩针于Z方向插入混合纤维中，将部分纤维钩住并固定于Z方向，使得混合纤维在XYZ三个方向互相穿插，形成三维蓬松互穿网络纤维毡，再利用针刺机对纤维毡上下两面进行针刺，得到复合纤维毡。在本发明中，所述无纺气流、梳理铺装和针刺之间具有协同作用，能够避免复合材料在进行软化预压和冷压时变形及力学性能不均一，从而进一步提高复合材料的力学强度。
得到复合纤维毡后，本发明将复合纤维毡依次进行软化预压和冷压，得到竹纤维复合材料。
在本发明中，所述软化预压的温度优选为150～220℃，更优选为180℃；所述软化预压的时间优选为1～5min，更优选为2min；所述软化预压的压强优选为0～5MPa，更优选为3MPa。本发明将软化预压的温度和时间限定在上述范围内，能够保证聚合物纤维能够充分熔融、流展，与竹纤维相互作用，又不会造成竹纤维的降解、碳化，且有利于热量的传递，使热量传递到材料内部，使得内部聚合物纤维充分熔融，从而进一步提高复合材料的力学强度。
在本发明中，所述冷压的温度优选为20～50℃，更优选为25℃；所述冷压的压强优选为5～20MPa，更优选为15MPa；所述冷压的时间优选为1～5min，更优选为3min。在本发明中，所述冷压用于定型，能够避免复合材料在冷却过程中发生变形。
本发明还提供了上述技术方案所述高强度竹纤维复合材料或按照上述技术方案所述制备方法制备的高强度竹纤维复合材料在汽车中的应用。本发明对所述高强度竹纤维复合材料在汽车中的应用没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的高强度竹纤维复合材料在汽车中的应用的方案即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。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
高强度竹纤维复合材料由50％改性竹纤维和50％聚丙烯纤维组成。
制备方法为：
(1)用去离子水冲洗竹纤维3次，洗去表面灰尘，然后103℃干燥5h，此时竹纤维的含水率为绝干15wt％；
(2)将γ-氨丙基三乙氧基硅烷和去离子水按体积比1:1混合，加入乙醇，配制成偶联剂水解液；
(3)将步骤(1)的竹纤维浸入偶联剂水解液中，水解液的用量没过竹纤维即可，偶联剂水解液中γ-氨丙基三乙氧基硅烷和竹纤维的质量比为1:100，1h后抽滤，然后用乙醇冲洗3次去除竹纤维表面的偶联剂分子，得到改性竹纤维，干燥保存；
(4)将500g改性竹纤维和500g聚丙烯纤维分别开松后混合，经无纺气流、梳理铺装和Z方向针刺，得到复合纤维毡；
(5)将复合纤维毡在180℃、3MPa下软化预压2min成片材，再25℃、15MPa冷压3min，得到竹纤维复合材料。
实施例2
高强度竹纤维复合材料由50％改性竹纤维和50％聚丙烯纤维组成。
制备方法为：
(1)用去离子水冲洗竹纤维3次，洗去表面灰尘，然后103℃干燥5h，此时竹纤维的含水率为绝干15wt％；
(2)将γ-氨丙基三乙氧基硅烷和去离子水按体积比1:1混合，加入乙醇，配制成偶联剂水解液；
(3)将步骤(1)的竹纤维浸入偶联剂水解液中，水解液的用量没过竹纤维即可，偶联剂水解液中γ-氨丙基三乙氧基硅烷和竹纤维的质量比为3:100，1h后抽滤，然后用乙醇冲洗3次去除竹纤维表面的偶联剂分子，得到改性竹纤维，干燥保存；
(4)将500g改性竹纤维和500g聚丙烯纤维分别开松后混合，经无纺气流、梳理铺装和Z方向针刺，得到复合纤维毡；
(5)将复合纤维毡在180℃、3MPa下软化预压2min成片材，再25℃、15MPa冷压3min，得到竹纤维复合材料。
实施例3
高强度竹纤维复合材料由50％改性竹纤维和50％聚丙烯纤维组成。
制备方法为：
(1)用去离子水冲洗竹纤维3次，洗去表面灰尘，然后103℃干燥5h，此时竹纤维的含水率为绝干15wt％；
(2)将γ-氨丙基三乙氧基硅烷和去离子水按体积比1:1混合，加入乙醇，配制成偶联剂水解液；
(3)将步骤(1)的竹纤维浸入偶联剂水解液中，水解液的用量没过竹纤维即可，偶联剂水解液中γ-氨丙基三乙氧基硅烷和竹纤维的质量比为5:100，1h后抽滤，然后用乙醇冲洗3次去除竹纤维表面的偶联剂分子，得到改性竹纤维，干燥保存；
(4)将500g改性竹纤维和500g聚丙烯纤维分别开松后混合，经无纺气流、梳理铺装和Z方向针刺，得到复合纤维毡；
(5)将复合纤维毡在180℃、3MPa下软化预压2min成片材，再25℃、15MPa冷压3min，得到竹纤维复合材料。
实施例4
高强度竹纤维复合材料由50％改性竹纤维和50％聚丙烯纤维组成。
制备方法为：
(1)用去离子水冲洗竹纤维3次，洗去表面灰尘，然后103℃干燥5h，此时竹纤维的含水率为绝干15wt％；
(2)将γ-氨丙基三乙氧基硅烷和去离子水按体积比1:1混合，加入乙醇，配制成偶联剂水解液；
(3)将步骤(1)的竹纤维浸入偶联剂水解液中，水解液的用量没过竹纤维即可，偶联剂水解液中γ-氨丙基三乙氧基硅烷和竹纤维的质量比为7:100，1h后抽滤，然后用乙醇冲洗3次去除竹纤维表面的偶联剂分子，得到改性竹纤维，干燥保存；
(4)将500g改性竹纤维和500g聚丙烯纤维分别开松后混合，经无纺气流、梳理铺装和Z方向针刺，得到复合纤维毡；
(5)将复合纤维毡在180℃、3MPa下软化预压2min成片材，再25℃、15MPa冷压3min，得到竹纤维复合材料。
对比例1
竹纤维复合材料由50％竹纤维和50％聚丙烯纤维组成。
制备方法为：
(1)用去离子水冲洗竹纤维3次，洗去表面灰尘，然后103℃干燥5h，此时竹纤维的含水率为绝干15wt％；
(2)将500g竹纤维和500g聚丙烯纤维分别开松后混合，经无纺气流、梳理铺装和Z方向针刺，得到复合纤维毡；
(3)将复合纤维毡在180℃、3MPa下软化预压2min成片材，再25℃、15MPa冷压3min，得到竹纤维复合材料。
对比例2
黄麻纤维复合材料由50％改性黄麻纤维和50％聚丙烯纤维组成。
制备方法为：
(1)用去离子水冲洗黄麻纤维3次，洗去表面灰尘，然后103℃干燥5h，此时黄麻纤维的含水率为绝干15wt％；
(2)将γ-氨丙基三乙氧基硅烷和去离子水按体积比1:1混合，加入乙醇，配制成偶联剂水解液；
(3)将步骤(1)的黄麻纤维浸入偶联剂水解液中，水解液的用量没过黄麻纤维即可，偶联剂水解液中γ-氨丙基三乙氧基硅烷和黄麻纤维的质量比为3:100，1h后抽滤，然后用乙醇冲洗3次去除黄麻纤维表面的偶联剂分子，得到改性黄麻纤维，干燥保存；
(4)将500g改性黄麻纤维和500g聚丙烯纤维分别开松后混合，经无纺气流、梳理铺装和Z方向针刺，得到复合纤维毡；
(5)将复合纤维毡在180℃、3MPa下软化预压2min成片材，再25℃、15MPa冷压3min，得到黄麻纤维复合材料。
对比例3
苎麻纤维复合材料由50％改性苎麻纤维和50％聚丙烯纤维组成。
制备方法为：
(1)用去离子水冲洗苎麻纤维3次，洗去表面灰尘，然后103℃干燥5h，此时苎麻纤维的含水率为绝干15wt％；
(2)将γ-氨丙基三乙氧基硅烷和去离子水按体积比1:1混合，加入乙醇，配制成偶联剂水解液；
(3)将步骤(1)的苎麻纤维浸入偶联剂水解液中，水解液的用量没过苎麻纤维即可，偶联剂水解液中γ-氨丙基三乙氧基硅烷和苎麻纤维的质量比为3:100，1h后抽滤，然后用乙醇冲洗3次去除苎麻纤维表面的偶联剂分子，得到改性苎麻纤维，干燥保存；
(4)将500g改性苎麻纤维和500g聚丙烯纤维分别开松后混合，经无纺气流、梳理铺装和Z方向针刺，得到复合纤维毡；
(5)将复合纤维毡在180℃、3MPa下软化预压2min成片材，再25℃、15MPa冷压3min，得到苎麻纤维复合材料。
测试实施例1～4和对比例1～3中各复合材料的静曲强度和弹性模量，结果列于表1。
表1实施例1～4和对比例1～3中各复合材料的静曲强度和弹性模量
静曲强度(MPa) 弹性模量(MPa)
实施例1 53.7 2220
实施例2 64.5 3790
实施例3 56.1 3590
实施例4 54.3 2820
对比例1 50.3 2100
对比例2 48.5 1890
对比例3 49.1 2040
从表1中可以看出，竹纤维经偶联剂改性处理后得到的复合材料的静曲强度和弹性模量均较未改性前得到的复合材料的静曲强度和弹性模量高，随着偶联剂用量的增加，复合材料的力学强度先增加后降低；改性竹纤维得到的复合材料较改性其他纤维得到的复合材料的力学强度高。综上，本发明提供的竹纤维复合材料具有优异的力学强度。
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 (10)

1.一种高强度竹纤维复合材料，包括如下质量含量的组分：改性竹纤维45％～65％和聚合物纤维35％～55％；所述改性竹纤维由竹纤维经偶联剂水解液改性得到。
2.根据权利要求1所述的高强度竹纤维复合材料，其特征在于，所述偶联剂水解液中的偶联剂与竹纤维的质量比为(1～7):100。
3.根据权利要求1所述的高强度竹纤维复合材料，其特征在于，所述偶联剂水解液包括偶联剂、水和乙醇。
4.根据权利要求3所述的高强度竹纤维复合材料，其特征在于，所述偶联剂水解液中偶联剂和水的体积比为1:(0.5～1.5)。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的高强度竹纤维复合材料，其特征在于，所述偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝-锆复合偶联剂和铝钛复合偶联剂中的一种。
6.根据权利要求1所述的高强度竹纤维复合材料，其特征在于，所述竹纤维的长度为50～100mm；所述竹纤维的直径为100～200μm。
7.根据权利要求1所述的高强度竹纤维复合材料，其特征在于，所述聚合物纤维包括聚丙烯纤维、聚酯纤维和尼龙纤维中的一种或多种。
8.根据权利要求1或7所述的高强度竹纤维复合材料，其特征在于，所述聚合物纤维的纤度为1.111～1.500g/1000m；所述聚合物纤维的长度为5～10cm。
9.权利要求1～8任一项所述高强度竹纤维复合材料的制备方法，包括：
(1)将改性竹纤维和聚合物纤维分别开松后混合，依次进行无纺气流、梳理铺装和针刺，得到复合纤维毡；
(2)将所述步骤(1)得到的复合纤维毡依次进行软化预压和冷压，得到竹纤维复合材料。
10.权利要求1～8任意一项所述高强度竹纤维复合材料或按照权利要求9所述制备方法制备的高强度竹纤维复合材料在汽车中的应用。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08199462A (ja) * 1995-01-20 1996-08-06 Ikeda Bussan Co Ltd 繊維成形物の製造方法
CN102145552A (zh) * 2010-10-24 2011-08-10 十堰博兴汽车装饰制品有限公司 热塑性竹纤维复合板材及其制造方法
CN102229749A (zh) * 2011-06-01 2011-11-02 华东理工大学 一种新型竹塑复合材料
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
CN103738029A (zh) * 2013-12-02 2014-04-23 合肥杰迈特汽车新材料有限公司 热塑性高强度复合板材
CN104313877A (zh) * 2014-10-27 2015-01-28 常熟市卫丰针纺织有限公司 一种竹纤维的偶联剂改性方法
CN109988359A (zh) * 2019-03-29 2019-07-09 福建工程学院 一种竹纤维/聚丙烯复合材料的制备方法
EP3715514A1 (en) * 2019-03-25 2020-09-30 Suominen Corporation A nonwoven fabric and the production thereof

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08199462A (ja) * 1995-01-20 1996-08-06 Ikeda Bussan Co Ltd 繊維成形物の製造方法
CN102145552A (zh) * 2010-10-24 2011-08-10 十堰博兴汽车装饰制品有限公司 热塑性竹纤维复合板材及其制造方法
CN102229749A (zh) * 2011-06-01 2011-11-02 华东理工大学 一种新型竹塑复合材料
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
CN103738029A (zh) * 2013-12-02 2014-04-23 合肥杰迈特汽车新材料有限公司 热塑性高强度复合板材
CN104313877A (zh) * 2014-10-27 2015-01-28 常熟市卫丰针纺织有限公司 一种竹纤维的偶联剂改性方法
EP3715514A1 (en) * 2019-03-25 2020-09-30 Suominen Corporation A nonwoven fabric and the production thereof
CN109988359A (zh) * 2019-03-29 2019-07-09 福建工程学院 一种竹纤维/聚丙烯复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐磊 等: "增强竹塑复合材料力学性能的一种新方法", 《化工新型材料》 *

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