| 专利名称： | 一种车用可降解复合材料的制备方法 | ||
| 专利名称(英文)： | Degradable for vehicle preparation method of composite material | ||
| 专利号： | CN201610135112.7 | 申请时间： | 20160310 |
| 公开号： | CN105754145A | 公开时间： | 20160713 |
| 申请人： | 浙江理工大学 | ||
| 申请地址： | 310018 浙江省杭州市杭州经济技术开发区白杨街道2号大街928号浙江理工大学 | ||
| 发明人： | 祝成炎; 赵勇; 吕智宁; 田伟; 任凤靖 | ||
| 分类号： | C08L1/02; C08L67/04; C08K3/36; D03D15/00; D03D13/00; D03D25/00 | 主分类号： | C08L1/02 |
| 代理机构： | 上海精晟知识产权代理有限公司 31253 | 代理人： | 冯子玲 |
| 摘要： | 本发明公开了一种车用可降解的复合材料的制备方法，以天然苎麻纤维与聚乳酸纤维机织物为预制件，配制质量分数为20%?30%的纳米级SiO2成核剂溶液，将预制件浸渍在成核剂中，通过层叠模压成型设备对预制件进行模压成型，制得车用可降解的天然苎麻纤维增强聚乳酸复合材料。本发明通过改变预制件的组织，经纬纱材料的选择、成核剂的质量分数，即可得到不同类型、不同厚度的复合材料，其表现的良好的机械性能及轻量化特点，并且该复合材料具有在完全可降解的性能。该复合材料强度有20％?30％强度提高，以及良好的非脆性断裂特性。其重量比用玻璃纤维增强材料轻20％?25％左右。采用模压成型工艺，工艺流程简单，操作方便，保证了更高的纤维树脂比、减少树脂的浪费，所制复合材料适宜在汽车产业用领域广泛应用。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention discloses a vehicular degradable method for preparing a composite material of the, to natural ramee fiber and poly lactic acid fiber woven fabric as a prefabricated component, the mass fraction of preparing 20%? 30% nanometer SiO 2 nucleating agent solution, in the nucleating agent is impregnated in the prefabricated, by laminating compression molding device for molding the preform, the degradation of vehicle prepared natural ramee fiber reinforced poly lactic acid composite material. This invention, through changing the organization of the preform, the choice of the weft yarn material, the mass fraction of the nucleating agent, different types can be obtained, the composite material of different thickness, its performance of good mechanical performance and light weight characteristics, and the composite material has the characteristic of the complete degradable. Strength of the composite material 20%? 30% strength is improved, and good non-brittle fracture behavior. The weight ratio of light material reinforced with glass fibers 20%? 25% left and right. Adopting the molding forming process, the technological process are simple, convenient operation, ensure higher than the fiber resin, reduce waste of resin, the composite material for the widely applied to the field of automobile industry. | ||
1.一种车用可降解的复合材料的制备方法，其特征在于：以天然苎麻纤维与聚乳酸纤维机织物为预制件，配制质量分数为20%-30%的纳米级SiO2成核剂溶液，将预制件浸渍在成核剂中，通过层叠模压成型设备对预制件进行模压成型，制得车用可降解的天然苎麻纤维增强聚乳酸复合材料。
2.如权利要求1所述的一种车用可降解的复合材料的制备方法，其特征在于：所述的天然苎麻纤维、聚乳酸纤维机织物根据经纱和纬纱的交织层数确定各层经纱和纬纱的交织规律，设计天然苎麻纤维、聚乳酸纤维机织物组织，根据各层经纱和纬纱的交织规律并画出天然苎麻纤维、聚乳酸纤维的机织物的结构示意图；再根据天然苎麻纤维、聚乳酸纤维的机织物的结构示意图画出天然苎麻纤维、聚乳酸纤维的机织物组织图，最后通过天然苎麻纤维、聚乳酸纤维的机织物组织图得到天然苎麻纤维、聚乳酸纤维的机织物的上机图，采用天然苎麻纤维与聚乳酸纤维纤维包缠线为经纱，采用天然苎麻纤维为纬纱，根据天然苎麻纤维与聚乳酸纤维机织物的上机图，在织机上织造得到天然苎麻纤维、聚乳酸纤维机织物。
3.如权利要求2所述的一种车用可降解的复合材料的制备方法，其特征在于：所述的经纱中天然苎麻纤维与聚乳酸纤维包缠线采用细度分别为20tex~30tex天然苎麻纤维与聚乳酸纤维线；所述的纬纱中天然苎麻纱线采用细度为20tex~30tex的苎麻纤维线。
4.如权利要求2所述的车一种车用可降解的复合材料的制备方法，其特征在于：所述的天然苎麻纤维、聚乳酸纤维机织物机织物组织的形态采用平纹组织、三维正交机织物组织和三维角联锁机织物组织中的一种。
5.如权利要求1所述的一种车用可降解的复合材料的制备方法，其特征在于：所述模压成型设备的模压时间为15min~45min；模压温度为150℃~180℃；模压压力为3MPa~9MPa。
1.一种车用可降解的复合材料的制备方法，其特征在于：以天然苎麻纤维与聚乳酸纤维机织物为预制件，配制质量分数为20%-30%的纳米级SiO2成核剂溶液，将预制件浸渍在成核剂中，通过层叠模压成型设备对预制件进行模压成型，制得车用可降解的天然苎麻纤维增强聚乳酸复合材料。
2.如权利要求1所述的一种车用可降解的复合材料的制备方法，其特征在于：所述的天然苎麻纤维、聚乳酸纤维机织物根据经纱和纬纱的交织层数确定各层经纱和纬纱的交织规律，设计天然苎麻纤维、聚乳酸纤维机织物组织，根据各层经纱和纬纱的交织规律并画出天然苎麻纤维、聚乳酸纤维的机织物的结构示意图；再根据天然苎麻纤维、聚乳酸纤维的机织物的结构示意图画出天然苎麻纤维、聚乳酸纤维的机织物组织图，最后通过天然苎麻纤维、聚乳酸纤维的机织物组织图得到天然苎麻纤维、聚乳酸纤维的机织物的上机图，采用天然苎麻纤维与聚乳酸纤维纤维包缠线为经纱，采用天然苎麻纤维为纬纱，根据天然苎麻纤维与聚乳酸纤维机织物的上机图，在织机上织造得到天然苎麻纤维、聚乳酸纤维机织物。
3.如权利要求2所述的一种车用可降解的复合材料的制备方法，其特征在于：所述的经纱中天然苎麻纤维与聚乳酸纤维包缠线采用细度分别为20tex~30tex天然苎麻纤维与聚乳酸纤维线；所述的纬纱中天然苎麻纱线采用细度为20tex~30tex的苎麻纤维线。
4.如权利要求2所述的车一种车用可降解的复合材料的制备方法，其特征在于：所述的天然苎麻纤维、聚乳酸纤维机织物机织物组织的形态采用平纹组织、三维正交机织物组织和三维角联锁机织物组织中的一种。
5.如权利要求1所述的一种车用可降解的复合材料的制备方法，其特征在于：所述模压成型设备的模压时间为15min~45min；模压温度为150℃~180℃；模压压力为3MPa~9MPa。
翻译：技术领域
本发明涉及一种新型车用可降解复合材料的制备方法，尤其是一种以可降解的天然苎麻纤维为增强材料，以绿色环保可降解的聚乳酸为基体的车用可降解复合材料的制备方法。
背景技术
高新技术的飞速发展、制造技术不断更新换代，各种类型复合材料应运而生，满足了各行各业的需求，但随着石油等化石资源的减少和人类的环保意识的增强，新型的环境友好型复合材料已成为大家关注的焦点。汽车的快速发展为人们的生活带来快捷和社会进步的同时，也带来了汽车报废引起材料不可降解，从而导致环境污染。车用可降解的复合材料能够替代或部分替代金属和其他车用材料，可有效缓解因汽车报废而引起的环境问题。目前可降解的车用复合材料已经是各国专家研究和优化设计的的重点。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种车用可降解复合材料的制备方法，本发明通过改变预制件的组织，经纬纱材料的选择、成核剂的质量分数，即可得到不同类型、不同厚度的复合材料，其表现的良好的机械性能及轻量化特点，并且该复合材料具有在完全可降解的性能。采用层叠模压成型工艺，工艺流程简单，操作方便，保证了更高的纤维树脂比、减少树脂的浪费，所制复合材料适宜在汽车产业用领域广泛应用。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种车用可降解的复合材料的制备方法，以天然苎麻纤维与聚乳酸纤维机织物为预制件，配制质量分数为20%-30%的纳米级SiO2成核剂溶液，将预制件浸渍在成核剂中，通过层叠模压成型设备对预制件进行模压成型，制得车用可降解的天然苎麻纤维增强聚乳酸复合材料。
所述的天然苎麻纤维、聚乳酸纤维（PLA）机织物根据经纱和纬纱的交织层数确定各层经纱和纬纱的交织规律，设计天然苎麻纤维、聚乳酸纤维（PLA）机织物组织，根据各层经纱和纬纱的交织规律并画出天然苎麻纤维、聚乳酸纤维（PLA）的机织物的结构示意图；再根据天然苎麻纤维、聚乳酸纤维（PLA）的机织物的结构示意图画出天然苎麻纤维、聚乳酸纤维（PLA）的机织物组织图，最后通过天然苎麻纤维、聚乳酸纤维（PLA）的机织物组织图得到天然苎麻纤维、聚乳酸纤维（PLA）的机织物的上机图，采用天然苎麻纤维与聚乳酸纤维（PLA）纤维包缠线为经纱，采用天然苎麻纤维为纬纱，根据天然苎麻纤维与聚乳酸纤维（PLA）机织物的上机图，在织机上织造得到天然苎麻纤维、聚乳酸纤维（PLA）机织物。
所述的经纱中天然苎麻纤维与聚乳酸纤维包缠线采用细度分别为20tex~30tex天然苎麻纤维与聚乳酸纤维线；所述的纬纱中天然苎麻纱线采用细度为20tex~30tex的苎麻纤维线。
所述的天然苎麻纤维、聚乳酸纤维（PLA）机织物机织物组织的形态采用平纹组织、三维正交机织物组织和三维角联锁机织物组织中的一种。
所述模压成型设备的模压时间为15min~45min；模压温度为150℃~180℃；模压压力为3MPa~9MPa。
本发明的有益效果是：本发明的一种车用可降解复合材料制备方法。通过改变预制件的组织，经纬纱材料的选择、成核剂的质量分数，即可得到不同类型、不同厚度的复合材料，其表现的良好的机械性能及轻量化特点，并且该复合材料具有在完全可降解的性能。该复合材料强度有20％-30％强度提高，以及良好的非脆性断裂特性。其重量比用玻璃纤维增强材料轻20％-25％左右。采用模压成型工艺，工艺流程简单，操作方便，保证了更高的纤维树脂比、减少树脂的浪费，所制复合材料适宜在汽车产业用领域广泛应用。
具体实施方式
实施例1
本实施例的一种车用可降解复合材料的制备方法，选取三维正交机织物为一个单元，根据经纱和纬纱的层数确定各层经纬与纱线的交织规律，设计天然苎麻纤维与聚乳酸纤维（PLA）,聚乳酸纤维（PLA）与聚乳酸纤维（PLA）三维正交机织物组织，根据各层经纱和纬纱的交织规律画出天然苎麻纤维、聚乳酸纤维三维正交机织物的结构示意图；根据天然苎麻纤维与聚乳酸纤维正交机织物的结构示意图画出天然苎麻纤维与聚乳酸纤维三维正交机织物的组织图，通过天然苎麻纤维与聚乳酸纤维三维正交机织物的组织图得到天然苎麻纤维与聚乳酸纤维三维正交机织物的上机图；采用细度为25tex的天然苎麻纤维与细度为25tex的聚乳酸纤维包缠线为经纱，采用细度为25tex聚乳酸纤维并捻为纬纱，根据得到的天然苎麻纤维与聚乳酸纤维三维正交机织物的上机图，在SL800半自动织物试样机上织造得到天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的三维正交机织物；以天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的三维正交机织物为预制件，配制质量分数为20％的纳米级SiO2成核剂溶液，并将制成的天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的三维正交机织物预制件浸渍在成核剂溶液中，得到模压的预制件，选取2个单元的三维正交机织物预制件，并进行层叠，通过XLB25-L平板硫化机对天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的三维正交机织物预制件进行模压成型，所述XLB25-L平板硫化机的模压时间为45min；模压温度为180℃；模压压力为9MPa；制得车用可降解的复合材料。
本实施例的一种车用可降解复合材料制备方法。通过改变预制件的组织，经纬纱材料的选择、成核剂的质量分数，即可得到不同类型、不同厚度的复合材料，其表现的良好的机械性能及轻量化特点，并且该复合材料具有在完全可降解的性能。该复合材料强度有20％强度提高，以及良好的非脆性断裂特性。其重量比用玻璃纤维增强材料轻25％左右。采用模压成型工艺，工艺流程简单，操作方便，保证了更高的纤维树脂比、减少树脂的浪费，所制复合材料适宜在汽车产业用领域广泛应用。
实施例2
本实施例的一种车用可降解复合材料的制备方法，选取平纹组织机织物为一个单元，根据经纱和纬纱的层数确定各层经纬与纱线的交织规律，设计天然苎麻纤维与聚乳酸纤维（PLA）,聚乳酸纤维（PLA）与聚乳酸纤维（PLA）平纹机织物组织，根据各层经纱和纬纱的交织规律画出天然苎麻纤维、聚乳酸纤维平纹机织物的结构示意图；根据天然苎麻纤维与聚乳酸纤维平纹机织物的结构示意图画出天然苎麻纤维与聚乳酸纤维平纹机织物的组织图，通过天然苎麻纤维与聚乳酸纤维平纹机织物的组织图得到天然苎麻纤维与聚乳酸纤维平纹机织物的上机图；采用细度为30tex的天然苎麻纤维与细度为30tex的聚乳酸纤维包缠线为经纱，采用细度为30tex聚乳酸纤维并捻为纬纱，根据得到的天然苎麻纤维与聚乳酸纤维平纹机织物的上机图，在SL800半自动织物试样机上织造得到天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的平纹机织物；以天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的平纹机织物为预制件，配制质量分数为30％的纳米级SiO2成核剂溶液，并将制成的天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的平纹机织物预制件浸渍在成核剂溶液中，得到模压的预制件，选取4个单元平纹预制件，并进行层叠。通过XLB25-L平板硫化机对天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的平纹机织物预制件进行模压成型，所述XLB25-L平板硫化机的模压时间为35min；模压温度为170℃；模压压力为7MPa；制得车用可降解的复合材料。
本实施例的一种车用可降解复合材料制备方法。通过改变预制件的组织，经纬纱材料的选择、成核剂的质量分数，即可得到不同类型、不同厚度的复合材料，其表现的良好的机械性能及轻量化特点，并且该复合材料具有在完全可降解的性能。该复合材料强度有25％强度提高，以及良好的非脆性断裂特性。其重量比用玻璃纤维增强材料轻20％左右。采用模压成型工艺，工艺流程简单，操作方便，保证了更高的纤维树脂比、减少树脂的浪费，所制复合材料适宜在汽车产业用领域广泛应用。
实施例3
本实施例的一种车用可降解复合材料的制备方法，选取三维角联锁机织物为一个单元，根据经纱和纬纱的层数确定各层经纬与纱线的交织规律，设计天然苎麻纤维与聚乳酸纤维（PLA）,聚乳酸纤维（PLA）与聚乳酸纤维（PLA）三维角联锁机织物组织，根据各层经纱和纬纱的交织规律画出天然苎麻纤维、聚乳酸纤维三维角联锁机织物的结构示意图；根据天然苎麻纤维与聚乳酸纤维三维角联锁机织物的结构示意图画出天然苎麻纤维与聚乳酸纤维三维角联锁机织物的组织图，通过天然苎麻纤维与聚乳酸纤维三维角联锁机织物的组织图得到天然苎麻纤维与聚乳酸纤维三维角联锁机织物的上机图；采用细度为20tex的天然苎麻纤维与细度为20tex聚乳酸纤维包缠线为经纱，采用细度为20tex聚乳酸纤维并捻为纬纱，根据得到的天然苎麻纤维与聚乳酸纤维三维角联锁机织物的上机图，在SL800半自动织物试样机上织造得到天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的三维角联锁机织物；以天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的三维角联锁机织物为预制件，配制质量分数为25％的纳米级SiO2成核剂溶液，并将制成的天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的三维角联锁机织物预制件浸渍在成核剂溶液中，得到模压的预制件，选取3个单元三维角联锁预制件，并进行层叠。通过XLB25-L平板硫化机对天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的三维角联锁机织物预制件进行模压成型，所述XLB25-L平板硫化机的模压时间为25min；模压温度为160℃；模压压力为5MPa；制得车用可降解的复合材料。
本实施例的一种车用可降解复合材料制备方法。通过改变预制件的组织，经纬纱材料的选择、成核剂的质量分数，即可得到不同类型、不同厚度的复合材料，其表现的良好的机械性能及轻量化特点，并且该复合材料具有在完全可降解的性能。该复合材料强度有28％强度提高，以及良好的非脆性断裂特性。其重量比用玻璃纤维增强材料轻25％左右。采用模压成型工艺，工艺流程简单，操作方便，保证了更高的纤维树脂比、减少树脂的浪费，所制复合材料适宜在汽车产业用领域广泛应用。
实施例4
本实施例的一种车用可降解复合材料的制备方法，选取三维正交机织物为一个单元，根据经纱和纬纱的层数确定各层经纬与纱线的交织规律，设计天然苎麻纤维与聚乳酸纤维（PLA）,聚乳酸纤维（PLA）与聚乳酸纤维（PLA）三维正交机织物组织，根据各层经纱和纬纱的交织规律画出天然苎麻纤维、聚乳酸纤维三维正交机织物的结构示意图；根据天然苎麻纤维与聚乳酸纤维正交机织物的结构示意图画出天然苎麻纤维与聚乳酸纤维三维正交机织物的组织图，通过天然苎麻纤维与聚乳酸纤维三维正交机织物的组织图得到天然苎麻纤维与聚乳酸纤维三维正交机织物的上机图；采用细度为25tex的天然苎麻纤维与细度为25tex聚乳酸纤维包缠线为经纱，采用细度为25tex聚乳酸纤维并捻为纬纱，根据得到的天然苎麻纤维与聚乳酸纤维三维正交机织物的上机图，在SL800半自动织物试样机上织造得到天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的三维正交机织物；以天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的三维正交机织物为预制件，配制质量分数为20％的纳米级SiO2成核剂溶液，并将制成的天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的三维正交机织物预制件浸渍在成核剂溶液中，得到模压的预制件。
选取平纹组织机织物为一个单元，根据经纱和纬纱的层数确定各层经纬与纱线的交织规律，设计天然苎麻纤维与聚乳酸纤维（PLA）,聚乳酸纤维（PLA）与聚乳酸纤维（PLA）平纹机织物组织，根据各层经纱和纬纱的交织规律画出天然苎麻纤维、聚乳酸纤维机平纹织物的结构示意图；根据天然苎麻纤维与聚乳酸纤维平纹机织物的结构示意图画出天然苎麻纤维与聚乳酸纤维平纹机织物的组织图，通过天然苎麻纤维与聚乳酸纤维平纹机织物的组织图得到天然苎麻纤维与聚乳酸纤维平纹机织物的上机图；采用细度为30tex的天然苎麻纤维与细度为30tex聚乳酸纤维包缠线为经纱，采用细度为30tex聚乳酸纤维并捻为纬纱，根据得到的天然苎麻纤维与聚乳酸纤维平纹机织物的上机图，在SL800半自动织物试样机上织造得到天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的平纹机织物；以天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的平纹机织物为预制件，配制质量分数为30％的纳米级SiO2成核剂溶液，并将制成的天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的平纹机织物预制件浸渍在成核剂溶液中，得到模压的预制件。
选取2个单元三维正交机织物预制件和2个单元平纹机织物预制件层叠。通过XLB25-L平板硫化机对天然苎麻纤维与聚乳酸纤维的机织物预制件进行模压成型，所述XLB25-L平板硫化机的模压时间为15min；模压温度为150℃；模压压力为3MPa；制得车用可降解的复合材料。
本实施例的一种车用可降解复合材料制备方法。通过改变预制件的组织，经纬纱材料的选择、成核剂的质量分数，即可得到不同类型、不同厚度的复合材料，其表现的良好的机械性能及轻量化特点，并且该复合材料具有在完全可降解的性能。该复合材料强度有30％强度提高，以及良好的非脆性断裂特性。其重量比用玻璃纤维增强材料轻20％左右。采用模压成型工艺，工艺流程简单，操作方便，保证了更高的纤维树脂比、减少树脂的浪费，所制复合材料适宜在汽车产业用领域广泛应用。
