一种可用于模压的柔性互穿网络多孔材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可用于模压的柔性互穿网络多孔材料及制备方法。利用“纤维提取‑互穿网络纤维毡制备”两个步骤制备，将竹子去青，去节，放入熟石灰溶液中浸泡，待竹片软化以后，取出拍打，冲洗，用碾压机多次碾压，梳理去除薄壁组织，最后得到长竹纤维束；将长竹纤维束与聚合物纤维开松打散，混合均匀，然后将木纤维、长竹纤维束和聚合物纤维进行混合，采用气流铺装成网，再利用针刺机对该三维网坯上下两面进行针刺，制得柔性互穿网络多孔材料。该柔性材料的面密度≤2200g/m2，并且材料上下表面的针刺密度大于25刺/cm2。本发明专利技术可推动竹纤维产业的发展，将竹纤维应用到车用复合材料领域，为解决我国竹纤维应用问题提供新思路。

Flexible interpenetrating network porous material for molding and its preparation method

The invention relates to a flexible interpenetrating network porous material which can be used for molding and a preparation method thereof. Two steps are made with the preparation of \fiber felt interpenetrating network fiber felt\. The bamboo is removed and soaked in a lime solution. After the bamboo flaps are softened, the bamboo is softened and flapped, flushed and rolled over many times, carding and removing the thin wall tissue, and finally getting the long bamboo fiber bundle and the long bamboo fiber bundle and polymer. The fiber is scattered and mixed evenly, then the wood fiber, the long bamboo fiber bundle and the polymer fiber are mixed, the air flow is used to form a net, and then the needling machine is used to needle the upper and lower sides of the three-dimensional net billet, and the flexible interpenetrating network porous material is made. The surface density of the flexible material is less than 2200g/m2, and the needle density on the upper and lower surfaces of the material is greater than 25 /cm2. The invention can promote the development of bamboo fiber industry, apply bamboo fiber to the field of automotive composite materials, and provide new ideas for solving the application problems of bamboo fiber in China.

【技术实现步骤摘要】
一种可用于模压的柔性互穿网络多孔材料及制备方法
本专利技术涉及柔性互穿网络多孔材料及其制备方法，具体涉及一种可用于模压的柔性互穿网络多孔材料及制备方法，利用“纤维提取-互穿网络纤维毡制备”两种工艺制得可用于模压的柔性互穿网络多孔材料，本专利技术可将竹纤维应用到车用复合材料领域，推动竹纤维产业的发展。
技术介绍
近十年是中国汽车产业快速发展时期，成为世界汽车生产第一大国。随着人们对环境保护的重视和大量汽车报废周期的到来，如欧美发达国家一样，汽车部件的可降解和环境友好性已成为我国汽车工业发展的新的关注点。汽车工业发达的欧洲国家，多年前就开始关注天然植物纤维及其复合材料在汽车部件中的应用。目前汽车内衬部件中，国内一些汽车内饰件生产厂家也已经开始采用玻璃纤维、天然纤维复合材料制作门衬板、仪表板衬件、后搁板等部件。其制备工艺技术主要是通过将玻璃纤维或者麻纤维和聚丙烯等树脂混合，模压制备成各种内饰产品。由于采用了可降解的麻纤维，因此是一种绿色环保材料。虽然麻纤维虽有较好的纤维形态，但由于生产过程中产生的味道，并且生产麻纤维时需要经过沤麻这一步骤，容易导致水体散发恶臭，造成大量的水体环境污染，而且麻纤维味道极大，影响其在汽车中的大量应用，前景不好。欧美高档汽车主要用木纤维复合工程材料，其制备工艺是采用木纤维作为增强材料，使用热固性树脂作为基体。2000年，欧盟出台了一份指导文件(2000/53/CE)，明确指出车辆报废之后，可再利用的材料要达到85％，热固性树脂是一种不可二次利用的高分子材料，目前只能通过深埋或者焚烧方式处理。因此使用木纤维复合工程材料不符合当前环保政策的要求，势必在未来遭到淘汰，因此有必要拓宽车用复合材料中增强纤维的来源。专利授权号CN102896843B(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)公开了一种以热塑性合成纤维为粘接基体，竹纤维为增强材料制备的汽车内饰件，其采用机械、物理、生物方法制备竹纤维，没有经过软化工序，纤维强度太硬，只能采用机械铺装机铺装成板坯，然后通过连续式辊压机压制成薄板。该生产工艺只能适合生产平板类材料，不能用于生产异形结构的车用板材，并且所使用的竹纤维由于长度长且硬，压制成薄板势必导致板材中存在大量孔隙，不利于提高复合材料的力学性能。专利CN106042414A(一种木纤维二次模压法制备汽车内饰模压型材工艺)公开了一种木纤维模压制备汽车内饰件的技术，但是该技术使用的胶黏剂为酚醛树脂、异氰酸酯等热固性树脂材料，不符合汽车工业对车用复合材料的要求。专利授权号CN1265049C公开了一种采用木纤维、麻纤维和合成纤维制备得到的复合材料。该材料在制备过程中，木纤维含有酚醛粘合剂、三聚氰胺粘合剂、异氰酸酯粘合剂中的一种或多种，制备得到的复合材料含有大量比例的不可二次使用的热固性树脂和大量生产过程中带来环境污染且味道极大的麻纤维，使得这种复合材料不能在汽车工业当中得到广泛使用。中国竹材资源丰富，竹子生长迅速，且竹材纤维素含量高(一般45％～55％)，竹材力学强度高，从竹材中提取出竹纤维是推动竹产业发展的重要方向。竹纤维内部结构疏松多孔，存在很多贯通的微型通道，被誉为一种“会呼吸的材料”，这种独特的性质在保持空间表里湿度平衡、提高人居舒适度方面也发挥了主要的效果，而且竹纤维也有较长的纤维形态，接近于麻纤维，因此，非常有必要研究将竹材纤维用于汽车部件的可行性，专利技术具有高性能高附加值竹纤维复合材料，拓展汽车部件中天然植物纤维复合材料的用量，满足汽车产业对环境友好型天然植物纤维复合材料的新需求。
技术实现思路
为了解决上述提到的技术问题，本专利技术提供了一种可用于模压的柔性互穿网络多孔材料的制备方法及由该方法制备的材料。采用木纤维、竹纤维与聚合物纤维为原料，制备出一种可用于模压的柔性互穿网络多孔材料。本专利技术通过木纤维、长竹纤维束、聚合物纤维进行复合，制备出一种含有木纤维/长竹纤维束/聚合物纤维的可用于模压的柔性互穿网络多孔材料，然后对该材料进行模压，可制备出高附加值的木/竹纤维复合材料，可以将其用于各种模压制品，如汽车内衬部件、模压装饰材料，拓宽竹材应用领域，实现木竹材料的高附加值利用。一种可用于模压的柔性互穿网络多孔材料的制备方法，包括如下步骤：(1)纤维提取工序：将竹子去青，去节，放入熟石灰溶液中浸泡，待竹片软化以后，取出拍打，冲洗，用碾压机多次碾压，梳理去除薄壁组织，最后得到长竹纤维束，竹纤维束长度≥50mm；(2)互穿网络纤维毡制备工序：将长竹纤维束与聚合物纤维开松打散，混合均匀，然后将木纤维、长竹纤维束和聚合物纤维进行混合，采用气流铺装成网，再利用针刺机对该三维网坯上下两面进行针刺，针刺密度≥25刺/cm2，最终制得柔性互穿网络多孔材料。步骤(1)中，所述的熟石灰溶液是采用生石灰放入水中溶解、反应、熟化之后形成的溶液，所述浸泡的时间为1天-2个月。步骤(2)中，所述的木纤维是从常规木材中研磨制备得到的，如将木材、枝丫材、小径材等磨浆制得木纤维；木纤维的含水率在15％(质量％)以下。所述的竹子是1-3年生的毛竹、慈竹、绿竹、单竹、四季竹、斑竹和楠竹等竹种中的一种或几种；所述的长竹纤维束由多根竹纤维组成，竹纤维由维管束组成，是竹子中去掉大部分薄壁组织后剩下的部分。所述的长竹纤维束的长度(即竹纤维长度)优选为50mm-100mm，更优选为mm-80mm。竹纤维束的含水率在15％(质量％)以下。所述的聚合物纤维是指聚丙烯纤维、聚酯纤维、尼龙纤维中的一种或者几种的混合。混合时，木纤维和长竹纤维束占总纤维质量的比例为30％-70％之间，聚合物纤维占总纤维质量的比例为70％-30％之间；优选的木纤维和长竹纤维束占总纤维质量的比例为40％-60％，更优选的木纤维和长竹纤维束占总纤维质量的比例为45％-55％。其中，木纤维占木纤维和长竹纤维束(竹纤维)质量总和的5％-95％，优选的木纤维占木纤维和竹纤维质量的比例为10％-80％，更优选的木纤维占木纤维和竹纤维重量的比例为30％-60％。针刺时，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。所述的针刺是指对三维蓬松互穿网络纤维毡网坯的上下两个表面都进行针刺，针刺密度≥25刺/cm2，优选的针刺密度≥50刺/cm2。该方法制得的柔性互穿网络多孔材料的面密度小于或者等于2200g/m2，优选的面密度为1500-2000g/m2。本专利技术主要采用以下两种工序步骤，严格规定工艺参数，制备出符合要求的柔性互穿网络多孔材料：(1)纤维提取工序：将木材、枝丫材、小径材等磨浆制得木纤维；将1-3年生竹子去青，去节，放入熟石灰溶液中浸泡，待竹片软化以后，取出拍打，冲洗，碾压机多次碾压，梳理去除薄壁组织，最后得到长竹纤维束，竹纤维束长度50mm-100mm；所述的两种纤维的含水率在15％以下。(2)互穿网络纤维毡制备工序：将柔韧长竹纤维束与聚合物纤维开松打散，混合均匀，然后将木纤维、长竹纤维束、聚合物纤维进行混合，再采用气流铺装成网，最后使用钩针于Z方向插入混合纤维中，将部分纤维(主要是长竹纤维束和聚合物纤维)钩住并固定于Z方向，使得混合纤维(主要是长竹纤维束和聚合物纤维)在XY本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可用于模压的柔性互穿网络多孔材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将竹子去青，去节，放入熟石灰溶液中浸泡，待竹片软化以后，取出拍打，冲洗，用碾压机多次碾压，梳理去除薄壁组织，最后得到长竹纤维束，竹纤维束长度≥50mm；(2)将长竹纤维束与聚合物纤维开松打散，混合均匀，然后将木纤维、长竹纤维束和聚合物纤维进行混合，采用气流铺装成网，再利用针刺机对该三维网坯上下两面进行针刺，针刺密度≥25刺/cm2，制得柔性互穿网络多孔材料。

【技术特征摘要】
1.一种可用于模压的柔性互穿网络多孔材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将竹子去青，去节，放入熟石灰溶液中浸泡，待竹片软化以后，取出拍打，冲洗，用碾压机多次碾压，梳理去除薄壁组织，最后得到长竹纤维束，竹纤维束长度≥50mm；(2)将长竹纤维束与聚合物纤维开松打散，混合均匀，然后将木纤维、长竹纤维束和聚合物纤维进行混合，采用气流铺装成网，再利用针刺机对该三维网坯上下两面进行针刺，针刺密度≥25刺/cm2，制得柔性互穿网络多孔材料。2.根据权利要求1所述的可用于模压的柔性互穿网络多孔材料的制备方法，其特征在于：所述的熟石灰溶液是采用生石灰放入水中溶解、反应、熟化之后形成的溶液，所述浸泡的时间为1天-2个月。3.根据权利要求1所述的可用于模压的柔性互穿网络多孔材料的制备方法，其特征在于：所述的竹子是1-3年生的毛竹、慈竹、绿竹、单竹、四季竹、斑竹和楠竹等竹种中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的可用于模压的柔性互穿网络多孔材料的制备方法，其特征在于：所述的长竹纤维束由多根竹纤维组成，竹纤维由维管束组成；所述的长竹纤维束的长度为50mm-100mm。5.根据权利要求1所述的可用于模压的柔性互穿网络多孔材...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐启恒，郭文静，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院木材工业研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11