一种麻纤维/聚丙烯纤维复合板材的制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种复合板材的制造方法。
背景技术
天然生物质纤维材料与热塑性塑料结合制造复合材料是有效利用农业植物资源的良好途径。与常规的木质人造板相比这种材料具有强度高、耐老化、防水性强等优点，适合于室内、外多种使用条件。目前，生物质纤维聚合物复合材料的主要原料是木粉或木纤维，以挤出为主要加工方式，类似于塑料加工。挤出成型存在很多限制因素，1、受设备限制挤出板材的幅面不可能太宽，一般不超过40cm；2、大粒径原料难以挤出成型，植物纤维原料一般在40～100目范围内，使得植物原料在粉碎过程中有相当一部分减小成粉末级，不仅利用率降低，而且对复合材料的增强效果差；3、原料以木材为主，而丰富的农业植物原料在应用时容易热解，降低了增强效果，尤其是聚丙烯塑料，热熔温度为167℃，加工温度一般在180℃，在复合挤出过程中植物原料长时间处于高温、高剪切作用，热降解问题更严重。
我国的农业植物资源丰富，其中各种麻类产量巨大，主要用于纺织行业。亚麻纤维很长，具有良好的增强作用，但却无法适应挤出成型工艺，存在进、出料困难的严重问题。
现有的热压工艺采用颗粒或粉末形态的塑料，由于塑料比重大、密实，植物纤维比重小、蓬松，两种原料很难混合均匀。热压后塑料组分集中部分粘接较好，但还有很多位置没有塑料，植物碎料无法粘接在一起，导致材料性能下降(以聚丙烯基复合材为例，表现为抗弯强度为19～21MPa，弹性模量为1.80～1.90GPa，内结合强度为0.030～0.033MPa，2h吸水厚度膨胀率为5％～6％，24h吸水厚度膨胀率为8％～10％)；此外，植物纤维材料所占比例受到限制，一般不能超过60％，否则没有足够的塑料成分去粘接它们，导致制造成本高。
【发明内容】
本发明目的是为了解决现有挤出成型工艺无法制造麻纤维/聚丙烯纤维复合板材，现有热压工艺制造麻纤维/聚丙烯纤维复合板材存在原料难混合均匀，材料性能下降及植物纤维材料所占比例小，增加成本的问题，而提供一种麻纤维/聚丙烯纤维复合板材的制造方法。
麻纤维/聚丙烯纤维复合板材的制造方法按以下步骤进行：一、将粗糙的亚麻纤维捻成直径为0.2～2.0mm的长线，得亚麻绳；二、将聚丙烯撕裂膜长带梳理成1～6mm宽的长丝线，得聚丙烯丝线；三、按重量比6～9∶1～4将亚麻绳和聚丙烯丝线编织成厚度为1～6mm的片，叠放后在上、下表面各覆盖一张钢板，然后在上下钢板之间放置垫块，置于热压机中，在170～185℃下加压到2～6MPa，保持4～20min后卸压，连同钢板一起取出，然后置于冷压机中，在30～80℃下加压到1～3MPa冷却定型，即得麻纤维/聚丙烯纤维复合板材。
本发明中使用非颗粒状聚丙烯塑料，采用聚丙烯撕裂薄膜，经过适当梳理、剪切，使它成为细丝线，与亚麻纤维编织在一起，经层叠热压成为大幅面板材，原料的分散均匀性好，保持纤维原始形态，同时充分发挥了亚麻的增强作用，板材性能增强效果好；本发明中可以加工出1.22×2.44m的大幅面板材，能够利用大尺寸的生物质纤维原料，从而减少原料损失和降低热降解风险，扩大产品使用范围。
本发明中麻纤维/聚丙烯纤维复合板材的性能好(表现为抗弯强度为26～28MPa，弹性模量为2.7～2.9GPa，内结合强度为0.52～0.58MPa，2h吸水厚度膨胀率为3％～2.86％，24h吸水厚度膨胀率为6％～6.02％)。本发明麻纤维/聚丙烯纤维复合板材，制成中植物纤维材料所占比例最高达90％，减少了聚丙烯用量，降低生产成本，并且通过模压可一次或二次加工成异形部件。
【具体实施方式】
具体实施方式一：本实施方式麻纤维/聚丙烯纤维复合板材的制造方法按以下步骤进行：一、将粗糙的亚麻纤维捻成直径为0.2～2.0mm的长线，得亚麻绳；二、将聚丙烯撕裂膜长带梳理成1～6mm宽的长丝线，得聚丙烯丝线；三、按重量比6～9∶1～4将亚麻绳和聚丙烯丝线编织成厚度为1～6mm的片，叠放后在上、下表面各覆盖一张钢板，然后在上下钢板之间放置垫块，置于热压机中，在170～185℃下加压到2～6MPa，保持4～20min后卸压，连同钢板一起取出，然后置于冷压机中，在30～80℃下加压到1～3MPa冷却定型，即得麻纤维/聚丙烯纤维复合板材。
本实施方式中所得麻纤维/聚丙烯纤维复合板材冷却后锯齐四边。
本实施方式步骤三中叠放需要的片数由实际生产所需要的厚度决定。
本实施方式步骤三中钢板的面积大于薄片的面积。
本实施方式步骤三中放置垫块为了控制板材的厚度，达到保持板材厚度均匀的目的；放置垫块2块。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中将粗糙的亚麻纤维捻成直径为0.5～1.5mm的长线。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中将粗糙的亚麻纤维捻成直径为1mm的长线。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一、二或三不同的是步骤二中将聚丙烯撕裂膜长带梳理成2～5mm宽的长丝线。其它步骤及参数与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是步骤二中将聚丙烯撕裂膜长带梳理成4mm宽的长丝线。其它步骤及参数与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤三中按重量比9∶1将亚麻绳和聚丙烯丝线编织成厚度为3mm的片。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤三中按重量比8∶2将亚麻绳和聚丙烯丝线编织成厚度为5mm的片。其它步骤及参数与具体实施方式五相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七不同的是步骤三中置于热压机中，在172～180℃下加压到3～5MPa，保持6～18min后卸压。其它步骤及参数与具体实施方式六或七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式八不同的是步骤三中置于热压机中，在175℃下加压到4MPa，保持15min后卸压。其它步骤及参数与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是步骤三中置于冷压机中，在40～60℃下加压到1.5～2.5MPa冷却定型。其它步骤及参数与具体实施方式九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式九不同的是步骤三中置于冷压机中，在30℃下加压到2MPa冷却定型。其它步骤及参数与具体实施方式九相同。
具体实施方式十二：本实施方式麻纤维/聚丙烯纤维复合板材的制造方法按以下步骤进行：一、将粗糙的亚麻纤维捻成直径为1.5mm的长线，得亚麻绳；二、将聚丙烯撕裂膜长带梳理成4mm宽的长丝线，得聚丙烯丝线；三、按重量比7∶3将亚麻绳和聚丙烯丝线编织成厚度为3mm地片，叠放后在上、下表面各覆盖一张钢板，然后在上下钢板之间放置垫块，置于热压机中，在175℃下加压到4MPa，保持15min后卸压，连同钢板一起取出，然后置于冷压机中，在40℃下加压到3MPa冷却定型，即得麻纤维/聚丙烯纤维复合板材。
本实施方式中所得麻纤维/聚丙烯纤维复合板材，与现有生物质纤维聚合物复合材料(木纤维与聚丙烯粉末按重量比7∶3制成)相比，按照GB/T 17657-1999标准《人造板及饰面理化性能试验方法》检测，结果如表1所示，本实施方式中所得麻纤维/聚丙烯纤维复合板材的性能良好。
表1
试验材料 抗弯强度 (MPa) 弹性模量 (GPa) 内结合强度 (MPa) 2h吸水厚度膨胀 率(％) 24h吸水厚度膨胀 率(％)
生物质纤维- 聚合物复合材 料 20 1.85 0.31 5 9 麻纤维/聚丙 烯纤维复合板 材 28 2.9 0.58 2.86 6.02
具体实施方式十三：本实施方式麻纤维/聚丙烯纤维复合板材的制造方法按以下步骤进行：一、将粗糙的亚麻纤维捻成直径为2.0mm的长线，得亚麻绳；二、将聚丙烯撕裂膜长带梳理成5mm宽的长丝线，得聚丙烯丝线；三、按重量比9∶1将亚麻绳和聚丙烯丝线编织成厚度为4mm的片，叠放后在上、下表面各覆盖一张钢板，然后在上下钢板之间放置垫块，置于热压机中，在185℃下加压到6MPa，保持20min后卸压，连同钢板一起取出，然后置于冷压机中，在35℃下加压到3MPa冷却定型，即得麻纤维/聚丙烯纤维复合板材。
本实施方式中所得麻纤维/聚丙烯纤维复合板材，按照GB/T 17657-1999标准《人造板及饰面理化性能试验方法》检测，结果如表2所示，本实施方式中所得麻纤维/聚丙烯纤维复合板材的性能良好。
表2
试验材料 抗弯强度 (MPa) 弹性模量 (GPa) 内结合强度 (MPa) 2h吸水厚度膨胀 率(％) 24h吸水厚度膨胀 率(％) 麻纤维/聚丙 烯纤维复合板 材 26 2.7 0.52 3 6