CN113492472A - 一种热固性植物纤维预浸料及其制备方法和应用 - Google Patents

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CN113492472A CN202010757972.0A CN202010757972A CN113492472A CN 113492472 A CN113492472 A CN 113492472A CN 202010757972 A CN202010757972 A CN 202010757972A CN 113492472 A CN113492472 A CN 113492472A
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Abstract

本发明提供了一种热固性植物纤维预浸料及其制备方法和应用，涉及预浸料技术领域。本发明提供的热固性植物纤维预浸料的制备方法，包括以下步骤：将植物纤维增强相置于热固性树脂复配体系中，进行罗拉浸渍或真空浸渍，得到浸胶植物纤维体系；将所述浸胶植物纤维体系进行热压预处理或冷压预处理，待所得体系定型后，进行覆膜，得到热固性植物纤维预浸料。本发明采用罗拉浸渍或真空浸渍进行浸胶，能够使植物纤维充分与热固性树脂复配体系接触、浸润，控制了孔隙的产生与运动，从原料制备阶段控制了树脂含量；本发明制备的热固性植物纤维预浸料界面性能优于传统植物纤维环氧复合材料，能够延长储存期，物理力学性能更加稳定。

Description

一种热固性植物纤维预浸料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及预浸料技术领域，具体涉及一种热固性植物纤维预浸料及其制备方法和应用。
背景技术
植物纤维热固性复合材料制备过程中，由于植物纤维原料较短、蓬松无序、单元之间抱合力低，导致了纤维基体相分散性差，所以现有的植物纤维热固性复合材料的成型技术多以铺装热压或RTM成型。
但植物纤维增强复合材料本身的无序交叉导致了树脂基体相在层间流动无序，气泡的形成、生长、运动可控性较差，导致植物纤维热固性复合材料孔隙无序、树脂含量不稳定；加之植物纤维自身极性、多孔隙组织的特点与热固性树脂界面相容性差，二者的影响都会造成产品性能的下降，采用现有的成型技术难以得到性能稳定的植物纤维热固性复合材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热固性植物纤维预浸料及其制备方法和应用，本发明制备的热固性植物纤维预浸料界面结合强度高，浸胶量可控，孔隙率低，储存期长，适用范围广，以其为原料制备的复合材料物理力学性能稳定。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种热固性植物纤维预浸料的制备方法，包括以下步骤：
将植物纤维增强相置于热固性树脂复配体系中，进行罗拉浸渍或真空浸渍，得到浸胶植物纤维体系；
将所述浸胶植物纤维体系进行热压预处理或冷压预处理，待所得体系定型后，进行覆膜，得到热固性植物纤维预浸料。
优选地，所述植物纤维增强相包括植物纤维以及设置于所述植物纤维一侧的固定层；所述固定层为薄层网毡和/或加强筋。
优选地，按照质量份数计，所述热固性树脂复配体系包括以下组分的原料：热固性树脂基体20～60份、固化剂1～30份和助剂1～130份；所述助剂包括玻璃微珠、促进剂、界面改性剂、增稠剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、增韧剂、阻燃剂、填充剂、触变剂和填料中的至少一种。
优选地，所述罗拉浸渍的预加张力为1～20N，罗拉辊间距为0.8～100mm。
优选地，所述真空浸渍的负压压力为0.1～3.5MPa，温度为50～100℃，真空浸渍的时间为1～600min；
所述真空浸渍后还包括冷却，所述冷却的温度为-20～0℃。
优选地，所述热压预处理的温度为90～120℃，压力为0.01～5MPa，时间为1～60min。
优选地，所述冷压预处理的温度为15～90℃，压力为0.01～5MPa，时间为1～60min。
优选地，当采用热压预处理时，制备得到的热固性植物纤维预浸料为凝胶态；当采用冷压预处理时，制备得到的热固性植物纤维预浸料为液态。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的热固性植物纤维预浸料，孔隙率＜5％，面密度为600～1100g/m2，热固性树脂含量为25～35％。
本发明提供了上述技术方案所述热固性植物纤维预浸料在壳体材料或平板材料中的应用。
本发明提供了一种热固性植物纤维预浸料的制备方法，包括以下步骤：将植物纤维增强相置于热固性树脂复配体系中，进行罗拉浸渍或真空浸渍，得到浸胶植物纤维体系；将所述浸胶植物纤维体系进行热压预处理或冷压预处理，待所得体系定型后，进行覆膜，得到热固性植物纤维预浸料。本发明采用罗拉浸渍或真空浸渍进行浸胶，其中真空处理能够促进气泡运动，罗拉辊压处理有利于胶液的浸入，两种处理方式使得原材料内的水分以及植物纤维增强相与树脂接触部分的空气充分排出，植物纤维充分与热固性树脂复配体系接触、浸润，控制了孔隙的产生与运动，也从原料制备阶段控制了树脂含量；本发明制备的热固性植物纤维预浸料由于本身未完全固化形成三维网状结构，因此在储存过程中，处于液态或者凝胶态的树脂体系还会继续与植物纤维的羟基进行化学反应，因此界面性能优于传统植物纤维热固性复合材料，能够延长储存期；以本发明制备的热固性植物纤维预浸料为原料制备的复合材料物理力学性能更加稳定。
附图说明
图1为本发明实施例中植物纤维毡的制备方法示意图；
图2为本发明实施例中罗拉浸渍工艺的示意图；
图3为本发明实施例中真空浸渍工艺的示意图；
图4为本发明实施例中覆膜工艺的示意图；
图5为实施例2制备得到的凝胶态竹纤维网格布预浸料的SEM图；
图6为对比例1制备的预浸料的SEM图。
具体实施方式
本发明提供了一种热固性植物纤维预浸料的制备方法，包括以下步骤：
将植物纤维增强相置于热固性树脂复配体系中，进行罗拉浸渍或真空浸渍，得到浸胶植物纤维体系；
将所述浸胶植物纤维体系进行热压预处理或冷压预处理，待所得体系定型后，进行覆膜，得到热固性植物纤维预浸料。
本发明将植物纤维增强相置于热固性树脂复配体系中，进行罗拉浸渍或真空浸渍，得到浸胶纤维毡体系。在本发明中，所述植物纤维增强相优选包括植物纤维以及设置于所述植物纤维一侧的固定层。在本发明中，所述植物纤维与固定层的厚度比优选为1～100：1，更优选为10～50:1，进一步优选为20:1。
在本发明中，所述植物纤维优选为麻纤维、竹纤维、木纤维、秸秆纤维或棉纤维；所述植物纤维的形态优选为麻绳、竹纱线、竹篾带、长薄木片、网格布、层积苎麻布、层积棉布、植物纤维毡或秸秆毡；所述植物纤维毡优选包括竹纤维毡、麦秸秆毡或麻纤维毡。
在本发明的具体实施例中，所述植物纤维毡的制备方法如图1所示，优选包括以下步骤：将植物在水中浸泡0～48h，依次进行机械碾压、纤维开松和干燥后，得到粗植物纤维；将所述粗植物纤维依次进行梳毡、定向铺毡和罗拉定厚，得到植物纤维毡。在本发明中，所述植物包括植物的韧皮部、茎秆部、叶和种子中的一种或几种。在本发明中，所述定向铺毡的给进速度优选为1～20m/min，更优选为5～10m/min；所述粗纤维定向铺毡过程中鼓风机的功率优选为20～200kW，更优选为80～120kW；所述罗拉定厚时的罗拉辊间距优选为0.8～100mm，更优选为10mm。在本发明中，所述植物纤维毡优选为连续植物纤维毡；所述植物纤维毡的厚度优选为10～200mm，宽度优选为10～2000mm。
在本发明中，当所述植物纤维以植物纤维毡的方式提供时，优选先将所述植物纤维毡进行层积铺装再进行浸渍。在本发明中，所述植物纤维毡的层积铺装方式优选为纵横交叉。
在本发明的具体实施例中，所述网格布的制备方法优选包括以下步骤：将纤维纱线进行编织，得到网格布。在本发明中，所述纤维纱线优选为竹纤维纱线，得到的网格布优选为竹网格布；所述编织的方式优选为纵横交叉；所述网格布的网格大小优选为1mm×2mm；所述网格布优选为单层或多层；单层网格布的定宽优选为1～600mm，更优选为300～400mm；定长优选≥10mm，更优选为300mm；定厚优选为1～400mm；多层网格布的层数优选为2～100层，更优选为3～50层。
在本发明的具体实施例中，所述竹篾带的定厚优选为0.01～10mm，更优选为1～5mm；定宽优选为0.1～20mm，更优选为10～15mm；所述竹篾带优选为连续均匀薄竹篾。在本发明的具体实施例中，所述竹篾带的制备方法参见申请号为CN201910975975.9的中国专利中实施例1～5的方案。
在本发明的具体实施例中，所述层积苎麻布的制备方法优选包括以下步骤：将苎麻布进行层积铺装，得到层积苎麻布。在本发明中，所述层积铺装的方式优选为纵横交叉铺装；所述层积苎麻布的定厚优选为0.1～10mm，更优选为2～8mm；定宽优选为1～300mm，更优选为100～200mm；定长优选为≥10mm，更优选为300～400mm。
在本发明的具体实施例中，所述层积棉布的制备方法优选包括以下步骤：将棉布进行层积铺装，得到层积棉布。在本发明中，所述层积铺装的方式优选为纵横交叉铺装；所述层积棉布的定厚优选为0.1～10mm，定宽优选为1～300mm。在本发明中，所述层积棉布优选为连续层积棉布；所述连续层积棉布的层数优选为1～100层。
在本发明中，所述固定层优选为薄层网毡和/或加强筋。本发明对所述薄层网毡和加强筋没有特殊的要求，采用本领域技术人员所熟知的薄层网毡和加强筋即可。在本发明中，所述薄层网毡用于固定植物纤维，防止植物纤维变形；所述加强筋用于增强植物纤维增强相的强度。
在本发明中，按照质量份数计，所述热固性树脂复配体系优选包括以下组分的原料：热固性树脂基体20～60份、固化剂1～30份和助剂1～130份；所述助剂包括玻璃微珠、促进剂、界面改性剂、增稠剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、增韧剂、阻燃剂、填充剂、触变剂和填料中的至少一种。在本发明中，所述热固性树脂复配体系的粘度优选为10-2～103Pa·s。在本发明的具体实施例中，当所述热固性树脂复配体系由环氧树脂、固化剂和促进剂组成时，所述环氧树脂、固化剂和促进剂的质量比优选为10：8：1；当所述热固性树脂复配体系由环氧树脂、固化剂、界面改性剂和增稠剂组成时，所述环氧树脂、固化剂、界面改性剂和增稠剂的质量比优选为4：1：0.1：0.5；当所述热固性树脂复配体系由环氧树脂、固化剂、促进剂、界面改性剂和增稠剂组成时，所述环氧树脂、固化剂、促进剂、界面改性剂和增稠剂的质量比优选为100：20：8：0.5：2；当所述热固性树脂复配体系由环氧树脂、固化剂、界面改性剂、增韧剂和促进剂组成时，所述环氧树脂、固化剂、界面改性剂、增韧剂和促进剂的质量比优选为100：25：1：20：1；当所述热固性树脂复配体系由环氧树脂、固化剂、界面改性剂和促进剂组成时，所述环氧树脂、固化剂、界面改性剂和促进剂的质量比优选为100：40：1：0.5。
在本发明中，所述热固性树脂基体优选包括环氧树脂、不饱和聚酯、脂溶性酚醛树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂和有机硅树脂中的一种或几种；所述环氧树脂优选为环氧树脂E54、环氧树脂E52或环氧树脂E56；所述固化剂优选为甲基四氢苯酐、异佛尔酮二胺、氨酚醛树脂、聚酰胺或桐油酸酐；所述玻璃微珠的粒径优选为0.1～1000μm；所述促进剂优选为甲基二乙醇胺、二甲基咪唑或间苯二酚；所述界面改性剂优选为KH550或KH560；所述增稠剂优选为面粉或碳酸钙；所述增韧剂优选为端氨基丁腈橡胶。
本发明通过在热固性树脂中添加固化剂与促进剂能够赋予热固性树脂复配体系与预浸料的储存与成型条件；不同的助剂，能够赋予热固性树脂复配体系高拉伸、高回弹和高导电的特性；通过在环氧树脂中添加不同界面改性剂能够提高热固性树脂复配体系与植物纤维增强相的界面浸润与结合性能；通过在热固性树脂中添加玻璃微珠能够提高热固性植物纤维预浸料的保温、隔音与阻尼性能；解决了现有技术中热固性预浸树脂脆性大、拉伸率低、与植物纤维浸润性差、低温储存运输成本高的问题。
在本发明中，所述热固性树脂复配体系的制备方法优选包括以下步骤：将热固性树脂基体加热至40～110℃，在搅拌条件下依次加入固化剂和助剂，得到热固性树脂复配体系。在本发明中，所述搅拌的速度优选为1～6000r/min，更优选为200～500r/min。在本发明中，当所述助剂包括多种组分时，本发明对各助剂的添加顺序没有特殊要求，按照本领域的常规做法即可。
本发明对所述植物纤维增强相与热固性树脂复配体系的用量比没有具体限定，保证植物纤维增强相能够完全浸泡在所述热固性树脂复配体系中即可。在本发明的具体实施例中，优选将所述热固性树脂复配体系置于胶槽中，然后将植物纤维增强相置于热固性树脂复配体系中，进行罗拉浸渍或真空浸渍。
在本发明中，当所述植物纤维增强相中的植物纤维为连续性植物纤维(连续竹纤维毡、连续均匀薄竹篾或连续层积棉布)时，优选采用罗拉浸渍。在本发明中，当所述植物纤维增强相中的植物纤维为非连续性植物纤维(网格布或层积苎麻布)时，优选采用真空浸渍。
在本发明中，所述罗拉浸渍的示意图如图2所示，所述罗拉浸渍的预加张力优选为1～20N，更优选为5～10N；罗拉辊间距优选为0.8～100mm，更优选为1～5mm；所述罗拉浸渍的温度优选为50～60℃。本发明控制上述参数能够促进植物纤维材料压缩与吸胀、降低热固性树脂复配体系粘度，最终提高热固性树脂复配体系的浸渍效果，减少纤维间孔隙。
在本发明中，所述真空浸渍的示意图如图3所示，所述真空浸渍的负压压力优选为0.1～3.5MPa，更优选为0.5～2MPa；温度优选为50～100℃，更优选为55～60℃；真空浸渍的时间优选为1～600min，更优选为15～30min；在本发明中，所述真空浸渍优选在真空箱中进行。本发明控制真空浸渍的参数能够促进植物纤维材料内部气体逸出、降低热固性树脂复配体系粘度，最终提高热固性树脂复配体系的浸渍效果，减少纤维间孔隙。
在所述罗拉浸渍或真空浸渍过程中，一方面热固性树脂复配体系渗入纤维之间和纤维内部形成“胶钉”；另一方面热固性树脂复配体系与植物纤维形成氢键联结，其中界面改性剂会作为桥梁将环氧树脂与植物纤维进行化学键联结，提高环氧树脂与植物纤维的界面相容性。
本发明改进浸胶工艺，在浸渍热固性树脂的过程中，在控制温度、改性热固性树脂、降低热固性树脂黏度基础上，真空处理促进了气泡运动、罗拉辊压处理有利于胶液的浸入，两种处理方式使得原材料内的水分以及植物纤维增强相与热固性树脂接触部分的空气充分排出，植物纤维充分与热固性树脂复配体系接触、浸润，控制了孔隙的产生与运动，也从原料制备阶段提高了树脂含量。
得到浸胶纤维毡体系后，本发明将所述浸胶纤维毡体系进行热压预处理或冷压预处理，待所得体系定型后，进行覆膜，得到热固性植物纤维预浸料。在本发明中，所述热压预处理优选在常规热压机中进行；所述热压预处理的温度优选为90～120℃，更优选为100～110℃；压力优选为0.01～5MPa，更优选为0.5MPa；时间优选为1～60min，更优选为30min。在本发明中，所述冷压预处理优选在常规压机中进行；所述冷压预处理的温度优选为15～90℃，更优选为45℃；压力优选为0.01～5MPa，更优选为0.5MPa；时间优选为1～60min，更优选为30min。
本发明优选在所述热压预处理或冷压预处理后，将所得体系进行冷却，防止固化，便于储存。在本发明中，所述冷却的温度优选为-20～10℃，更优选为3℃。
在本发明的具体实施例中，当采用热压预处理时，制备得到的热固性植物纤维预浸料为凝胶态，所述热固性植物纤维预浸料的固化度优选为60～90％，处于扩散反应控制阶段，使用期较短，可以直接模压固化成型，提高复合材料的制备效率。
在本发明的具体实施例中，当采用冷压预处理时，制备得到的热固性植物纤维预浸料为液态，所述热固性植物纤维预浸料的固化度优选为30～80％，处于化学反应控制阶段，粘度较低，使用期较长，根据固化剂类型可分低温储存与常温储存，在使用过程中，需要先加热体系至凝胶状态后，再进行模压成型。
在本发明中，所述覆膜优选在如图4所示的凹形槽中进行，本发明优选采用热塑膜对成型产品进行覆膜。本发明优选先在凹形槽的底部设置热塑膜，然后将所述浸胶纤维毡体系倒入凹形槽中，进行封口。在本发明中，所述热塑膜优选为市售PA12、PA11、PA66或PA6，所述热塑膜的厚度优选为0.1～10mm。本发明对所述封口的具体工艺没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的封口工艺即可。
本发明通过对浸渍工艺的改进，使得热固性植物纤维预浸料的内部孔隙得到控制，且由于制备的热固性植物纤维预浸料由于本身未完全固化形成三维网状结构，因此在储存过程中，处于液态或者凝胶态的环氧树脂体系还会继续与植物纤维的羟基进行化学反应，因此界面性能优于传统植物纤维环氧复合材料，能够延长储存期。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的热固性植物纤维预浸料，孔隙率＜5％，优选＜4％；面密度为600～1100g/m2，环氧树脂含量为25～35％。在本发明中，所述热固性植物纤维预浸料在常温条件下适用期优选为12～48h，更优选为24～48h；在-5℃条件下适用期优选为72～148h，更优选为120～148h。本发明制备的热固性植物纤维预浸料孔隙小，界面良好，物理力学性能稳定。
本发明还提供了上述技术方案所述热固性植物纤维预浸料在制备壳体材料或平板材料中的应用。本发明制备的热固性植物纤维预浸料结合强度高、浸胶量可控，以其为原料制备的壳体材料或平板材料韧性强、物理力学性能稳定，可部分或者全部替代玻璃纤维预浸料、碳纤维预浸料，用于制备乒乓球板、拉杆箱、装饰墙板、桌椅板面和手机壳。
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
热固性树脂复配体系制备：将液态环氧树脂E54在200r/min的转速下高速均匀搅拌，加热至70℃，依次加入固化剂甲基四氢苯酐和促进剂二甲基咪唑，所述液态环氧树脂E54、甲基四氢苯酐和二甲基咪唑的质量比为10：8：1，高速搅拌至混料均匀，得到热固性树脂复配体系，将其倒入胶槽中；
连续竹纤维毡制备：将竹材剖片，在水中浸泡24h，依次进行机械碾压、纤维开松和干燥后，得到粗纤维；将所述粗纤维依次进行梳毡、定向铺毡和罗拉定厚，得到连续竹纤维毡；所述定向铺毡的给进速度为5m/min，罗拉定厚为10mm，定宽为300mm；
凝胶态竹纤维毡预浸料制备(罗拉浸渍)：将所述连续竹纤维毡的一侧固定在薄层网毡上，得到植物纤维增强相；将所述植物纤维增强相浸入热固性树脂复配体系中，设定罗拉辊间距为5mm，预加张力5N，胶槽温度60℃，浸渍完毕后进行热压预处理，所述热压预处理的温度为120℃，定厚5mm，时间30min，去除多余胶液，使环氧体系达到凝胶状态，冷却覆膜，收卷。
所述凝胶态竹纤维毡预浸料性能：面密度为1000g/m2，树脂含量为35％，常温适用期48h，-5℃适用期120h，孔隙率＜5％。
实施例2
热固性树脂复配体系制备：将液态环氧树脂E52在200r/min的转速下高速均匀搅拌，加热至50℃，依次加入固化剂异佛尔酮二胺、界面改性剂KH550和增稠剂面粉，所述液态环氧树脂E52、异佛尔酮二胺、KH550和面粉的质量比为4：1：0.1：0.5，高速搅拌至混料均匀，得到热固性树脂复配体系，将其倒入胶槽中；
竹纱网格布制备：将3公支的竹纤维纱线进行编织，编织方式为纵横交叉(〡—〡—〡)，网格大小为1mm×2mm，单层网格布定宽300mm、定长300mm，得到层数为3层的竹纱网格布；
凝胶态竹纤维网格布预浸料制备(真空浸渍)：将所述竹纱网格布的一侧固定在薄层网毡上，得到植物纤维增强相；将所述植物纤维增强相浸入热固性树脂复配体系中，设定真空箱温度为60℃、负压0.5MPa，处理时间30min，充分去除气泡后，进行冷压预处理，所述冷压预处理的温度为25℃，压力为0.5MPa，时间为30min，去除多余胶液，使体系定型后，冷却覆膜，收卷。
所述凝胶态竹纤维网格布预浸料性能：面密度为950g/m2，树脂含量为35％，常温适用期24h，-5℃适用期72h，孔隙率＜4％。
实施例3
热固性树脂复配体系制备：将液态环氧树脂E56在160r/min的转速下高速均匀搅拌，加热至50℃，依次加入固化剂氨酚醛树脂、促进剂间苯二酚、界面改性剂KH560和增稠剂碳酸钙，所述液态环氧树脂E56、氨酚醛树脂、间苯二酚、KH560和碳酸钙的质量比为100：20：8：0.5：2，高速搅拌至混料均匀，得到热固性树脂复配体系，将其倒入胶槽中；
连续均匀薄竹篾制备：薄竹篾定厚1mm、定宽20mm；
凝胶态连续均匀薄竹篾预浸料制备(罗拉浸渍)：将所述连续均匀薄竹篾的一侧固定在薄层网毡上，得到植物纤维增强相；将所述植物纤维增强相浸入热固性树脂复配体系中，设定罗拉辊间距为0.8mm，预加张力10N，胶槽温度50℃，浸渍完毕后进行热压预处理，所述热压预处理的温度为110℃，时间30min，去除多余胶液，使环氧体系达到凝胶状态，冷却覆膜，收卷。
所述凝胶态连续均匀薄竹篾预浸料性能：线密度为20g/m，树脂含量为35％，常温适用期48h，-5℃适用期120h，孔隙率＜3.5％。
实施例4
热固性树脂复配体系制备：将液态环氧树脂E54在210r/min的转速下高速均匀搅拌，加热至50℃，依次加入固化剂聚酰胺、界面改性剂KH550、增韧剂端氨基丁腈橡胶和促进剂二甲基咪唑，所述液态环氧树脂E54、固化剂聚酰胺、界面改性剂KH550、增韧剂端氨基丁腈橡胶和促进剂二甲基咪唑的质量比为100：25：1：20：1，得到热固性树脂复配体系，将其倒入胶槽中；
层积苎麻布制备：将1.5公支的苎麻布进行层积铺装，铺装方式为纵横交叉(〡—〡—〡)，多层铺装后，定厚10mm、定宽300mm、定长400mm，得到层数为5层的层积苎麻布；
液态热固性层积苎麻布预浸料制备(真空浸渍)：将所述层积苎麻布的一侧固定在薄层网毡上，得到植物纤维增强相；将所述植物纤维增强相浸入热固性树脂复配体系中，设定真空箱温度为55℃、负压0.5MPa，处理时间15min，充分去除气泡后，进行冷压预处理，所述冷压预处理的温度为20℃，定厚6mm，时间为30min，去除多余胶液，使体系定型后，冷却覆膜，收卷。
所述液态热固性层积苎麻布预浸料性能：面密度为1100g/m2，树脂含量为30％，常温适用期12h，-5℃适用期72h，孔隙率＜5％。
实施例5
热固性树脂复配体系制备：将液态环氧树脂E56在500r/min的转速下高速均匀搅拌，加热至50℃，依次加入固化剂桐油酸酐、界面改性剂KH550和促进剂甲基二乙醇胺，所述液态环氧树脂E56、固化剂桐油酸酐、界面改性剂KH550和促进剂甲基二乙醇胺的质量比为100：40：1：0.5，高速搅拌至混料均匀，得到热固性树脂复配体系，将其倒入胶槽中；
连续层积棉布制备：将市售棉布进行层积铺装，铺装方式为纵横交叉(〡—〡—〡)，多层铺装后，定厚5mm、定宽300mm，得到层数为10层的连续层积棉布；
凝胶态热固性连续层积棉布预浸料制备(罗拉浸渍)：将所述连续层积棉布的一侧固定在薄层网毡上，得到植物纤维增强相；将所述植物纤维增强相浸入热固性树脂复配体系中，设定罗拉辊间距为0.8mm，预加张力10N，胶槽温度50℃，浸渍完毕后进行热压预处理，所述热压预处理的温度为110℃，定厚3.5mm，时间30min，去除多余胶液，使环氧体系达到凝胶状态，冷却覆膜，收卷。
所述凝胶态热固性连续层积棉布预浸料性能：面密度为600g/m2，树脂含量为25％，常温适用期48h，-5℃适用期148h，孔隙率＜5％。
对比例1
热固性树脂复配体系制备：将液态环氧树脂E56加热至50℃，依次加入固化剂异佛尔酮二胺、界面改性剂KH550和增稠剂面粉，所述液态环氧树脂E52、异佛尔酮二胺、KH550和面粉的质量比为4：1：0.1：0.5，高速搅拌(搅拌速度为200r/min)至混料均匀，得到热固性树脂复配体系，将其倒入胶槽中；
竹纱网格布制备：将3公支的竹纤维纱线进行编织，编织方式为纵横交叉(〡—〡—〡)，网格大小为1mm×2mm，单层网格布定宽300mm、定长300mm，得到层数为3层的竹纱网格布；
竹纤维网格布增强环氧树脂复合材料制备(RTM)：将所述竹纱网格布的一侧固定在薄层网毡上，然后放入RTM胶槽中；设定真空箱温度为60℃、负压0.3MPa浸胶，浸胶结束后，进行热压固化温度为105℃，压力为0.5MPa，时间为30min，去除多余胶液，使体系固化定型后，冷取出。
所述竹纤维网格布增强环氧树脂复合材料物理性能：面密度为950g/m2，树脂含量为40％，孔隙率＞14％。
测试例
实施例2制备得到的凝胶态竹纤维网格布预浸料的SEM图如图5所示，对比例1制备的预浸料的SEM图如图6所示，由图5～6可以看出，对比例1制备的预浸料孔隙位置无序，环氧树脂与植物纤维浸润性较差，且固化成型后的植物纤维增强环氧树脂复合材料体积孔隙率高达13％以上；而本发明制备的凝胶态竹纤维网格布预浸料孔隙大量减少，说明采用本发明提供的制备方法能够使得孔隙可控、界面良好，最终保证复合材料的物理力学性能稳定。
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)

1.一种热固性植物纤维预浸料的制备方法，包括以下步骤：
将植物纤维增强相置于热固性树脂复配体系中，进行罗拉浸渍或真空浸渍，得到浸胶植物纤维体系；
将所述浸胶植物纤维体系进行热压预处理或冷压预处理，待所得体系定型后，进行覆膜，得到热固性植物纤维预浸料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述植物纤维增强相包括植物纤维以及设置于所述植物纤维一侧的固定层；所述固定层为薄层网毡和/或加强筋。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按照质量份数计，所述热固性树脂复配体系包括以下组分的原料：热固性树脂基体20～60份、固化剂1～30份和助剂1～130份；所述助剂包括玻璃微珠、促进剂、界面改性剂、增稠剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、增韧剂、阻燃剂、填充剂、触变剂和填料中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述罗拉浸渍的预加张力为1～20N，罗拉辊间距为0.8～100mm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述真空浸渍的负压压力为0.1～3.5MPa，温度为50～100℃，真空浸渍的时间为1～600min；
所述真空浸渍后还包括冷却，所述冷却的温度为-20～0℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热压预处理的温度为90～120℃，压力为0.01～5MPa，时间为1～60min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷压预处理的温度为15～90℃，压力为0.01～5MPa，时间为1～60min。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，当采用热压预处理时，制备得到的热固性植物纤维预浸料为凝胶态；当采用冷压预处理时，制备得到的热固性植物纤维预浸料为液态。
9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的热固性植物纤维预浸料，孔隙率＜5％，面密度为600～1100g/m2，热固性树脂含量为25～35％。
10.权利要求9所述热固性植物纤维预浸料在壳体材料或平板材料中的应用。
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