CN114656658B - 一种含有三维网络结构天然纤维复合材料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含有三维网络结构天然纤维复合材料的制造方法，本发明通过在天然纤维复合材料体系中构筑以无机粒子为主体的三维连续网络，将无机粒子以一种三维交替的脉络形式穿插在复合材料基体中，使少量的无机纳米粒子以较高的密度分布于复合材料中以发挥更高的效力，实现低量无机粒子在增强天然纤维复合材料力学和尺寸稳定性的同时赋予其阻燃、导电、电磁屏蔽等功能。
Description
技术领域
本发明涉及天然复合材料领域，具体涉及一种含有三维网络结构天然纤维复合材料的制造方法。
背景技术
天然纤维复合材料（WPC）是一种绿色环保材料。具有原料来源广、价格便宜、耐化学腐蚀、可重复加工和循环利用的特点。被广泛应用于建筑部品、室外护栏和铺板、汽车内饰、室内家具和装饰等领域。天然纤维复合材料的发展，不仅有利于保护森林资源，还可以解决城市中日趋严重的塑料废弃问题，符合可持续发展理念。
通过传统熔融共混的方法，将功能性的无机粒子添加到天然纤维复合材料体系中，可以赋予天然纤维复合材料不同的功能，实现复合材料在不同场合的应用。但是传统熔融共混法制备无机粒子填充的天然纤维复合材料过程中，无机粒子含量必须超过某一临界值时（10-40wt%），才能达到特定功能的需求。由于表面静电引力和少量化学键作用力的存在使无机粒子易团聚，尤其随着无机粒子尺寸降低（纳米级），其团聚现象越明显，尤其在较高添加量下，无机粒子与天然纤维复合材料基体之间的界面及分散不均一性，会影响材料的力学及其他物理性能，且过高含量纳米粒子会导致复合材料的成本升高、强度降低及加工难度增加等问题。综上，传统方法和技术无法通过直接添加纳米粒子实现多功能化集成的天然纤维复合材料的制备，亟需开发新的技术和方法满足多功能化的需求。
无机粒子填充的天然纤维复合材料，可以同时实现复合材料的增强增韧，且赋予材料导电、抗电磁屏蔽、阻燃、抑菌等功能。传统的制备方法中，力学的增强增韧和导电等功能难以同时实现，这是由于无机粒子本身存在较高的比表面积，易团聚、分散不均一造成的。因此在赋予天然纤维复合材料导电、抗电磁屏蔽、阻燃、抑菌等功能的前提下，同时保持良好的力学性能是木塑行业亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的至少一个不足，提供一种含有三维网络结构天然纤维复合材料的制造方法。
本发明所采取的技术方案是：
本发明的第一个方面，提供：
一种含有三维连续网络结构天然纤维复合材料的制造方法，包括如下步骤：
S1) 将天然纤维、塑料、加工助剂复合，造粒得到天然纤维复合颗粒；
S2) 将天然纤维复合颗粒与无机粒子混合，使无机粒子吸附在天然纤维复合颗粒表面，得到无机粒子包覆的天然纤维复合颗粒；
S3) 将无机粒子包覆的天然纤维复合颗粒熔融，得到含有三维网络结构天然纤维复合材料。
在一些制造方法的实例中，所述天然纤维复合颗粒的粒径为0.5～5mm。
在一些制造方法的实例中，所述天然纤维复合颗粒中，天然纤维的质量百分比为40～90 %。
在一些制造方法的实例中，所述天然纤维复合颗粒的粒径为0.5～5mm，所述天然纤维复合颗粒中，天然纤维的质量百分比为40～90 %。
在一些制造方法的实例中，所述无机粒子的粒径为10～1000 nm。
在一些制造方法的实例中，所述无机粒子的用量占天然纤维复合材料总质量的0.1～5%。
在一些制造方法的实例中，无机粒子包覆的厚度为100 nm～50 μm。
在一些制造方法的实例中，所述无机粒子选自炭黑、石墨、氧化硅、碳纳米管、石墨烯、氧化铁、氧化铝、氧化镁、金属粉末、生物炭中的至少一种。
在一些制造方法的实例中，所述天然纤维复合颗粒中，所述天然纤维为木质化的植物纤维。
在一些制造方法的实例中，所述热塑性塑料选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯及聚苯乙烯中的至少一种。
在一些制造方法的实例中，所述相容剂选自马来酸酐接枝接枝聚乙烯、马来酸酐接枝接枝聚丙烯、马来酸酐接枝接枝聚苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯、钛酸酯、异腈酸酯、氨基硅烷、乙烯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的至少一种。
在一些制造方法的实例中，所述润滑剂选自石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸金属盐和乙烯丙烯酸共聚金属盐中的至少一种。
在一些制造方法的实例中，所述热稳定剂选自铅盐类、有机酸金属皂类、有机锡化合物、环氧化合物、胺类、金属醇盐、金属酚盐、金属硫醇盐、复合型热稳定剂中的至少一种。
在一些制造方法的实例中，所述熔融的方法包括共挤、热压或3D打印。
在一些制造方法的实例中，所述所述的三维连续网络是通过热压制备而成，所述天然纤维复合材料颗粒在热压前为粒状，粒径为0.5～5mm，所述天然纤维复合颗粒与无机粒子混合，通过静电吸附作用使无机粒子包覆在天然纤维复合材料粒料表面，得到无机粒子包覆的天然纤维复合材料颗粒，所述无机粒子用量占天然纤维复合材料总质量的0.1～5%。
在一些制造方法的实例中，所述的三维连续网络结构是通过3D打印制备而成，所述的无机粒子为构成三维连续网络主体部分，单根网络的宽度为纳米或微米级别，厚度为100 nm～50 μm，所述的天然纤维复合材料颗粒经加热熔融后，通过加压抽真空方式均匀填充在三维连续网络结构中，制得含三维连续网络的天然纤维复合材料。
在一些制造方法的实例中，所述的三维连续网络结构是通过炭化烧结无机气凝胶制备而成，所述的无机粒子为构成气凝胶的主体部分，单根网络的宽度为纳米或微米级别，厚度为100 nm～50 μm，所述的天然纤维复合材料颗粒经加热熔融后，通过加压抽真空方式均匀填充在三维连续网络结构中，制得含三维连续网络的天然纤维复合材料。
在一些制造方法的实例中，所述的三维连续网络结构是在特定的磁场或电场中定向排布形成，所述的无机粒子为构成三维连续网络的主体部分，单根网络的宽度为纳米或微米级别，厚度为100 nm～50 μm，所述的天然纤维复合材料颗粒经加热熔融后，通过加压抽真空方式均匀填充在三维连续网络结构中，制得含三维连续网络的天然纤维复合材料。
在一些制造方法的实例中，所述三维连续网状结构天然纤维复合材料中，单根网络的宽度为100 nm～50 μm。
本发明的第二个方面，提供：
一种三维网络结构天然纤维复合材料，按本发明第一个方面所述的制造方法制备得到。
本发明的有益效果是：
本发明一些实例的制备方法，通过在天然纤维复合材料体系中构筑以无机粒子为主体的三维连续网络，将无机粒子以一种三维交替的脉络形式穿插在天然复合材料体系中，使少量的无机粒子以较高的密度分布于复合材料中以发挥更高的效力。通过控制天然纤维复合材料粒子的粒径大小、无机粒子的含量、三维连续网络结构的形状等一种或几种方式，实现不同密集度、不同厚度的三维网络通道的构建，实现低量无机粒子（5wt.%以内）在增强天然纤维复合材料力学和尺寸稳定性的同时，赋予其抗静电、阻燃、抗老化、抗菌、防霉等等功能。
本发明一些实例的制备方法，可以根据需要，复合不同的无机粒子，使复合材料具有多种特性。
附图说明
图1是本发明的含有三维网络结构天然纤维复合材料的制备示意图；
图2是三维网络结构天然纤维复合材料的结构示意图，图2中：1为无机粒子网络结构；2为天然纤维复合材料。
具体实施方式
传统熔融混合法趋向于将无机粒子均匀分布在天然纤维复合材料中，但由于无机粒子表面静电引力和少量化学键作用力的存在使无机粒子易团聚。尤其在较高添加量下，纳米粒子往往以团聚体的形式分布在复合材料中。要想制备具有理想功能的天然纤维复合材料，采用传统一步熔融共混方法需要添加较高含量的纳米粒子（10-40wt%），但过高含量纳米粒子导致成本升高和强度降低。本发明通过在天然纤维复合材料体系中构筑以无机粒子为主体的三维连续网络，将无机粒子以一种三维交替的脉络形式穿插在复合材料基体中，使少量的无机纳米粒子以较高的密度分布于复合材料中以发挥更高的效力，实现低量无机粒子在增强天然纤维复合材料力学和尺寸稳定性的同时赋予其阻燃、导电、电磁屏蔽等功能。
本发明的第一个方面，提供：
一种含有三维连续网络结构天然纤维复合材料的制造方法，包括如下步骤：
S1) 将天然纤维、塑料、加工助剂复合，造粒得到天然纤维复合颗粒；
S2) 将天然纤维复合颗粒与无机粒子混合，使无机粒子吸附在天然纤维复合颗粒表面，得到无机粒子包覆的天然纤维复合颗粒；
S3) 将无机粒子包覆的天然纤维复合颗粒熔融，得到含有三维网络结构天然纤维复合材料。
图1是本发明的含有三维网络结构天然纤维复合材料的制备示意图；图2是三维网络结构天然纤维复合材料的结构示意图，图2中：1为无机粒子网络结构；2为天然纤维复合材料。
在一些制造方法的实例中，所述天然纤维复合颗粒的粒径为0.5～5mm。研究表明这种粒径的天然纤维复合颗粒，可以更为均匀地吸附无机粒子，有利于得到结构更为均匀的含有三维连续网络结构天然纤维复合材料，使得可以在大幅减少无机粒子用量的情况下，得到具有相应功能的天然纤维复合材料。
天然纤维的含量可以根据不同的应用领域进行相应的调整。在一些制造方法的实例中，所述天然纤维复合颗粒中，天然纤维的质量百分比为40～90 %。这样既有利于得到高质量的三维网络结构天然纤维复合材料。
在一些制造方法的实例中，所述天然纤维复合颗粒的粒径为0.5～5mm，所述天然纤维复合颗粒中，天然纤维的质量百分比为40～90 %。
在一些制造方法的实例中，所述无机粒子的粒径为10～1000 nm。这种粒径的无机粒子，可以较好地吸附在天然纤维复合颗粒表面。
由于本发明的技术方案中，无机粒子可以均匀地包覆在天然纤维复合颗粒表面，使得可以在大幅减少无机粒子用量的情况下，得到高性能的材料。在一些制造方法的实例中，所述无机粒子的用量占天然纤维复合材料总质量的0.1～5%。
无机粒子包覆的厚度可以根据无机粒子的种类、材料最终所要达到的性能进行相应的调整。在一些制造方法的实例中，无机粒子包覆的厚度为100 nm～50 μm。
无机粒子可是本领域常用的功能粒子，各种功能粒子既可以单独使用，也可以多种复合使用，具体可以根据复合材料所需要实现的性能进行相应的选择，以赋予天然纤维复合材料导电、抗电磁屏蔽、阻燃、抑菌等功能。因为本发明的技术方案中，可以在使用少量无机粒子即可获得高性能的复合材料，可以同时复合多种无机粒子，将不同特性同时引入同一复合材料中，同时不会导致材料的机械性能有显著变化。在一些制造方法的实例中，所述无机粒子选自炭黑、石墨、氧化硅、碳纳米管、石墨烯、氧化铁、氧化铝、氧化镁、金属粉末、生物炭中的至少一种。
天然纤维可以是各种已知的天然纤维，在一些制造方法的实例中，所述天然纤维复合颗粒中，所述天然纤维为木质化的植物纤维。木质纤维来源广泛，成本低廉具可以带来良好的力学性能，是更佳的选择。
热塑性塑料可以根据材料的具体性能进行相应的选择，其种类没有特别的限制。在一些制造方法的实例中，所述热塑性塑料选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯及聚苯乙烯中的至少一种。
相容剂是本领域常用的相容性。在一些制造方法的实例中，所述相容剂选自马来酸酐接枝接枝聚乙烯、马来酸酐接枝接枝聚丙烯、马来酸酐接枝接枝聚苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯、钛酸酯、异腈酸酯、氨基硅烷、乙烯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的至少一种。
润滑剂无特殊要求，根据原料的不同，进行相应的选择。在一些制造方法的实例中，所述润滑剂选自石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸金属盐和乙烯丙烯酸共聚金属盐中的至少一种。
热稳定剂可以根据需要进行相应的选择，以提高复合材料的热稳定性。在一些制造方法的实例中，所述热稳定剂选自铅盐类、有机酸金属皂类、有机锡化合物、环氧化合物、胺类、金属醇盐、金属酚盐、金属硫醇盐、复合型热稳定剂中的至少一种。
在一些制造方法的实例中，所述熔融的方法包括共挤、热压或3D打印。
在一些制造方法的实例中，所述所述的三维连续网络是通过热压制备而成，所述天然纤维复合材料颗粒在热压前为粒状，粒径为0.5～5mm，所述天然纤维复合颗粒与无机粒子混合，通过静电吸附作用使无机粒子包覆在天然纤维复合材料粒料表面，得到无机粒子包覆的天然纤维复合材料颗粒，所述无机粒子用量占天然纤维复合材料总质量的0.1～5%。
在一些制造方法的实例中，所述的三维连续网络结构是通过3D打印制备而成，所述的无机粒子为构成三维连续网络主体部分，单根网络的宽度为纳米或微米级别，厚度为100 nm～50 μm，所述的天然纤维复合材料颗粒经加热熔融后，通过加压抽真空方式均匀填充在三维连续网络结构中，制得含三维连续网络的天然纤维复合材料。
在一些制造方法的实例中，所述的三维连续网络结构是通过炭化烧结无机气凝胶制备而成，所述的无机粒子为构成气凝胶的主体部分，单根网络的宽度为纳米或微米级别，厚度为100 nm～50 μm，所述的天然纤维复合材料颗粒经加热熔融后，通过加压抽真空方式均匀填充在三维连续网络结构中，制得含三维连续网络的天然纤维复合材料。
在一些制造方法的实例中，所述的三维连续网络结构是在特定的磁场或电场中定向排布形成，所述的无机粒子为构成三维连续网络的主体部分，单根网络的宽度为纳米或微米级别，厚度为100 nm～50 μm，所述的天然纤维复合材料颗粒经加热熔融后，通过加压抽真空方式均匀填充在三维连续网络结构中，制得含三维连续网络的天然纤维复合材料。
在一些制造方法的实例中，所述三维连续网状结构天然纤维复合材料中，单根网络的宽度为100 nm～50 μm。
本发明的第二个方面，提供：
一种三维网络结构天然纤维复合材料，按本发明第一个方面所述的制造方法制备得到。
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
一种含有网状结构天然纤维复合材料的制造方法，包括以下步骤：
S1、将质量分数为45wt%的高密度聚乙烯HDPE、质量分数为50wt%的杨木纤维、质量分数为3wt%的MAPE、质量分数为2wt%的PE蜡通过混料机进行充分混合均匀，通过熔融复合造粒得到天然纤维复合材料颗粒，其中天然纤维复合材料粒径为2～3mm；
S2、将粒径为30 nm导电纳米炭黑与天然纤维复合材料颗粒，按照质量比0.5:99.5通过混料机充分混合均匀后，通过静电吸附作用使无机粒子包覆在天然纤维复合材料粒料表面，得到质量分数为0.5%的导电纳米炭黑包覆的天然纤维复合材料颗粒；
S3、将所述导电纳米炭黑包覆的天然纤维复合材料颗粒通过热压方式制备得到含有三维连续网络结构的天然纤维复合材料，其中包覆厚度为2 μm。
制造得到的含有三维连续网络结构的天然纤维复合材料的拉伸性能、冲击性能、蠕变性能、线性膨胀系数、体积电导率等性能测试结果如表1所示。
实施例2
一种含有网状结构天然纤维复合材料的制造方法，包括以下步骤：
S1、将质量分数为45wt%的高密度聚乙烯HDPE、质量分数为50wt%的杨木纤维、质量分数为3wt%的MAPE、质量分数为2wt%的PE蜡通过混料机进行充分混合均匀，通过熔融复合造粒得到天然纤维复合材料颗粒，其中天然纤维复合材料粒径为2～3mm；
S2、将粒径为30 nm导电纳米炭黑与天然纤维复合材料颗粒，按照质量比1:99通过混料机充分混合均匀后，通过静电吸附作用使无机粒子包覆在天然纤维复合材料粒料表面，得到质量分数为1%的导电纳米炭黑包覆的天然纤维复合材料颗粒；
S3、将所述导电纳米炭黑包覆的天然纤维复合材料颗粒通过热压方式制备得到含有三维连续网络结构的天然纤维复合材料，其中包覆厚度为5 μm。
制造得到的含有三维连续网络结构的天然纤维复合材料的拉伸性能、冲击性能、蠕变性能、线性膨胀系数、体积电导率等性能测试结果如表1所示。
实施例3
一种含有网状结构天然纤维复合材料的制造方法，包括以下步骤：
S1、将质量分数为45wt%的高密度聚乙烯HDPE、质量分数为50wt%的杨木纤维、质量分数为3wt%的MAPE、质量分数为2wt%的PE蜡通过混料机进行充分混合均匀，通过熔融复合造粒得到天然纤维复合材料颗粒，其中天然纤维复合材料粒径为2～3mm；
S2、将粒径为30 nm导电纳米炭黑与天然纤维复合材料颗粒，按照质量比2:98通过混料机充分混合均匀后，通过静电吸附作用使无机粒子包覆在天然纤维复合材料粒料表面，得到质量分数为2%的导电纳米炭黑包覆的天然纤维复合材料颗粒；
S3、将所述导电纳米炭黑包覆的天然纤维复合材料颗粒通过热压方式制备得到含有三维连续网络结构的天然纤维复合材料，其中包覆厚度为10 μm。
制造得到的含有三维连续网络结构的天然纤维复合材料的拉伸性能、冲击性能、蠕变性能、线性膨胀系数、体积电导率等性能测试结果如表1所示。
实施例4
一种含有网状结构天然纤维复合材料的制造方法，包括以下步骤：
S1、将质量分数为45wt%的高密度聚乙烯HDPE、质量分数为50wt%的杨木纤维、质量分数为3wt%的MAPE、质量分数为2wt%的PE蜡通过混料机进行充分混合均匀，通过熔融复合造粒得到天然纤维复合材料颗粒，其中天然纤维复合材料粒径为2～3mm；
S2、将粒径为30 nm导电纳米炭黑与天然纤维复合材料颗粒，按照质量比3:97通过混料机充分混合均匀后，通过静电吸附作用使无机粒子包覆在天然纤维复合材料粒料表面，得到质量分数为3%的导电纳米炭黑包覆的天然纤维复合材料颗粒；
S3、将所述导电纳米炭黑包覆的天然纤维复合材料颗粒通过热压方式制备得到含有三维连续网络结构的天然纤维复合材料，其中包覆厚度为25 μm。
制造得到的含有三维连续网络结构的天然纤维复合材料的拉伸性能、冲击性能、蠕变性能、线性膨胀系数、体积电导率等性能测试结果如表1所示。
对比例1：
一种导电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料的制造方法，包括以下步骤：
S1、将质量分数为45wt%的高密度聚乙烯HDPE、质量分数为49.5wt%的杨木纤维、质量分数为3wt%的MAPE、质量分数为2wt%的PE蜡及质量分数为0.5wt%的粒径为30 nm导电纳米炭黑通过混料机进行充分混合均匀，通过熔融复合造粒得到天然纤维复合材料颗粒；
S2、将所述导电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料颗粒通过热压或挤出方式制备得到0.5wt%的导电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料。
制造得到的电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料的拉伸性能、冲击性能、蠕变性能、线性膨胀系数、体积电导率等性能测试结果如表1所示。
对比例2：
一种导电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料的制造方法，包括以下步骤：
S1、将质量分数为45wt%的高密度聚乙烯HDPE、质量分数为49wt%的杨木纤维、质量分数为3wt%的MAPE、质量分数为2wt%的PE蜡及质量分数为1wt%的粒径为30 nm导电纳米炭黑通过混料机进行充分混合均匀，通过熔融复合造粒得到天然纤维复合材料颗粒；
S2、将所述导电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料颗粒通过热压或挤出方式制备得到1wt%的导电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料。
制造得到的电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料的拉伸性能、冲击性能、蠕变性能、线性膨胀系数、体积电导率等性能测试结果如表1所示。
对比例3：
一种导电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料的制造方法，包括以下步骤：
S1、将质量分数为45wt%的高密度聚乙烯HDPE、质量分数为48wt%的杨木纤维、质量分数为3wt%的MAPE、质量分数为2wt%的PE蜡及质量分数为2wt%的粒径为30 nm导电纳米炭黑通过混料机进行充分混合均匀，通过熔融复合造粒得到天然纤维复合材料颗粒；
S2、将所述导电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料颗粒通过热压或挤出方式制备得到2wt%的导电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料。
制造得到的电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料的拉伸性能、冲击性能、蠕变性能、线性膨胀系数、体积电导率等性能测试结果如表1所示。
对比例4：
一种导电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料的制造方法，包括以下步骤：
S1、将质量分数为45wt%的高密度聚乙烯HDPE、质量分数为47wt%的杨木纤维、质量分数为3wt%的MAPE、质量分数为2wt%的PE蜡及质量分数为3wt%的粒径为30 nm导电纳米炭黑通过混料机进行充分混合均匀，通过熔融复合造粒得到天然纤维复合材料颗粒；
S2、将所述导电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料颗粒通过热压或挤出方式制备得到3wt%的导电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料。
制造得到的电纳米炭黑填充的天然纤维复合材料的拉伸性能、冲击性能、蠕变性能、线性膨胀系数、体积电导率等性能测试结果如表1所示。
对比例5：
一种天然纤维复合材料的制造方法，包括以下步骤：
S1、将质量分数为45wt%的高密度聚乙烯HDPE、质量分数为50wt%的杨木纤维、质量分数为3wt%的MAPE、质量分数为2wt%的PE蜡通过混料机进行充分混合均匀，通过熔融复合造粒得到天然纤维复合材料颗粒；
S2、将所述天然纤维复合材料颗粒通过热压或挤出方式制备得到天然纤维复合材料。
制造得到的天然纤维复合材料的拉伸性能、冲击性能、蠕变性能、线性膨胀系数、体积电导率等性能测试结果如表1所示。
性能检测结果：
注：S指实施例，如S1指实施例1；D指对比例，如D1指对比例1.
以上是对本发明所作的进一步详细说明，不可视为对本发明的具体实施的局限。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的简单推演或替换，都在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种含有三维连续网络结构天然纤维复合材料的制造方法，包括如下步骤：
S1)将天然纤维、热塑性塑料、加工助剂复合，造粒得到粒径为0.5～5mm、天然纤维质量百分比为40～90 %的天然纤维复合颗粒，所述热塑性塑料选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯及聚苯乙烯中的至少一种；
S2)将天然纤维复合颗粒与粒径为10～1000 nm的无机粒子混合，所述无机粒子选自炭黑、石墨、氧化硅、碳纳米管、石墨烯、氧化铁、氧化铝、氧化镁、金属粉末、生物炭中的至少一种，所述无机粒子的用量占天然纤维复合材料总质量的0.1～5%，使无机粒子吸附在天然纤维复合颗粒表面，得到无机粒子包覆的天然纤维复合颗粒，无机粒子包覆的厚度为100 nm～50 μm；
S3)将无机粒子包覆的天然纤维复合颗粒熔融，得到含有三维网络结构天然纤维复合材料。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述天然纤维复合颗粒中，所述天然纤维为木质化的植物纤维；和/或
所述加工助剂选自相容剂、润滑剂、热稳定剂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述植物纤维选自木、竹、秸秆纤维中的至少一种；和/或
所述相容剂选自马来酸酐接枝接枝聚乙烯、马来酸酐接枝接枝聚丙烯、马来酸酐接枝接枝聚苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯乙烯、钛酸酯、氨基硅烷、乙烯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的至少一种；和/或
所述润滑剂选自石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸金属盐和乙烯丙烯酸共聚金属盐中的至少一种；和/或
所述热稳定剂选自铅盐类、有机酸金属皂类、有机锡化合物、环氧化合物、胺类、金属醇盐、金属酚盐、金属硫醇盐、复合型热稳定剂中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于：所述熔融的方法包括共挤、热压或3D打印。
5.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于：所述的三维连续网络是通过热压制备而成，所述天然纤维复合材料颗粒在热压前为粒状，粒径为0.5～5mm，所述天然纤维复合颗粒与无机粒子混合，通过静电吸附作用使无机粒子包覆在天然纤维复合材料粒料表面，得到无机粒子包覆的天然纤维复合材料颗粒，所述无机粒子用量占天然纤维复合材料总质量的0.1～5%；或
所述的三维连续网络结构是通过3D打印制备而成，所述的无机粒子为构成三维连续网络主体部分，单根网络的宽度为纳米或微米级别，厚度为100 nm～50 μm，所述的天然纤维复合材料颗粒经加热熔融后，通过加压抽真空方式均匀填充在三维连续网络结构中，制得含三维连续网络的天然纤维复合材料；或
所述的三维连续网络结构是通过炭化烧结无机气凝胶制备而成，所述的无机粒子为构成气凝胶的主体部分，单根网络的宽度为纳米或微米级别，厚度为100 nm～50 μm，所述的天然纤维复合材料颗粒经加热熔融后，通过加压抽真空方式均匀填充在三维连续网络结构中，制得含三维连续网络的天然纤维复合材料；或
所述的三维连续网络结构是在特定的磁场或电场中定向排布形成，所述的无机粒子为构成三维连续网络的主体部分，单根网络的宽度为纳米或微米级别，厚度为100 nm～50 μm，所述的天然纤维复合材料颗粒经加热熔融后，通过加压抽真空方式均匀填充在三维连续网络结构中，制得含三维连续网络的天然纤维复合材料。
6.根据权利要求1或2所述的制造方法，其特征在于：所述三维连续网状结构天然纤维复合材料中，单根网络的宽度为100 nm～50 μm。
7.一种三维网络结构天然纤维复合材料，其特征在于：按权利要求1～6任一项所述的方法制备得到。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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