一种天然麻纤维增强复合材料的模压-轧制复合成型工艺方法技术

本发明专利技术提供了一种天然麻纤维增强复合材料的模压‑轧制复合成型工艺方法。其中天然麻纤维必须进行脱胶与改性处理，其中基材可以是聚丙烯、聚乳酸、聚乙烯、尼龙6、尼龙66纤维等。将天然麻纤维与热塑性树脂基纤维固相共混，通过气流铺网或者梳理铺网和针刺固结而成毡材(预制体)，在轧制成型的基础上增设成型模具，调节压辊之间的间隙，进行复合成型。由于闭式模具作用，将沿轧制方向的剪切力一部分转化成法相方向的压力，增加压下量，也可以有效避免轧制过程中试样边缘的开裂，从而制备不同厚度的麻纤维复合板材。模具内部带有形状各异的型腔，方便成型各种形状的制品。

A Mould Compression-Rolling Composite Forming Process for Natural Ramie Fiber Reinforced Composites

The invention provides a moulding and rolling composite forming process method of natural hemp fiber reinforced composite material. Natural hemp fibers must be degummed and modified, and the substrates can be polypropylene, polylactic acid, polyethylene, nylon 6, nylon 66 fibers and so on. Natural hemp fibers and thermoplastic resin-based fibers were mixed in solid phase to form felt (prefabricated body) by air-laid netting or carding netting and needling consolidation. On the basis of rolling forming, a forming die was added to adjust the gap between pressing rollers, and composite forming was carried out. Because of the effect of closed die, the shear force along rolling direction is partly transformed into the normal phase pressure, and the reduction is increased. The edge cracking of the sample during rolling can also be effectively avoided, thus the flax fiber composite sheets with different thickness can be prepared. The inner part of the die has different shapes of cavity, which is convenient for forming products of various shapes.

【技术实现步骤摘要】
一种天然麻纤维增强复合材料的模压-轧制复合成型工艺方法
本专利技术属于汽车内饰件制造领域，涉及了一种麻纤维增强复合材料的复合成型工艺。
技术介绍
近年来，随着汽车轻量化的推进和低成本的需求，麻纤维增强复合材料在汽车内饰件制造中的作用越来越大。目前，各汽车工业大国已大量使用天然麻纤维复合材料。其中产品包括轿车的门内板、行李箱、顶棚、座椅背板、衣帽架、仪表盘，也有卡车和客车的车厢内衬板、门板、顶棚、座椅背板等。因天然麻纤维复合材料在重量和成本方面所具有的优势，已被尝试用于汽车外部部件(如挡泥板衬和扰流板)。为了扩大麻纤维复合材料在汽车领域的应用，提高复合材料的力学性能是当务之急。现有的天然麻纤维增强复合材料的成型工艺主要采用模压方法，模压的压力为垂直向下的压力，完全借助液压机，在达到一定程度后复合材料的内部组织的致密度很难进一步提高，因此材料的力学性能也难以进一步提高。
技术实现思路
为了解决上述问题，提供一种高效的、高性能天然麻纤维增强复合材料的成型工艺方法，本专利技术所采用的技术方案技术具体如下：1)首先将长度为6.5～7.5cm的天然麻纤维和热塑性树脂纤维进行固相共混30～60s，再通过气流铺网或梳理铺网，以及针刺固结，制备出天然麻纤维和热塑性树脂纤维的混合毡材(预制体)；2)将热塑性纤维无纺布和/或热塑性树脂薄膜置于混合毡材的上下表面；3)在将步骤2)得到的混合毡材裁剪成最终产品所要求的尺寸后，将混合毡材放入模具中，与模具一起加热，加热温度设定为130～300℃，加热时间为1～8min；模具材料采用热作模具钢。4)将模具转移至轧机上，进行轧制，将轧辊温度升高至70～100℃，调节辊缝距离进行轧制，轧辊速度100-300转/min，辊缝的厚度等于模具厚度。轧制结束后脱模得到最终产品，板材厚度1-5mm。所述的天然麻纤维为汉麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、苎麻纤维、剑麻纤维中的中的一种或几种的混合物。热塑性树脂或纤维为聚丙烯、聚乳酸、聚乙烯、尼龙6或尼龙66的树脂或纤维。优选地，在步骤2)和步骤3)之间还包含有阻燃处理步骤，具体如下：将混合毡材浸入配制好的阻燃剂溶液中，然后取出后热风干燥。该步骤中添加了阻燃剂，能够改善复合板材的阻燃性能。本专利技术的有益效果：通过本专利技术提供的技术，可以实现汽车内饰件的轻量化和健康安全性。轧机的使用，不需要借助液压机，减少了能源的消耗，提高了生产效率。模具的使用，将沿轧制方向的剪切力一部分转化成法相方向的压力，增加压下量，使内部组织致密，力学性能提高。而且模具内部带有形状各异的型腔，方便成型各种形状的制品。附图说明图1为麻纤维增强复合材料模压-轧制复合成型工艺流程图；图2为轧制设备示意图：其中，(a)为主视图；(b)为侧视图；(c)为俯视图；图3为模具设备示意图：其中，(a)为主视图；(b)为侧视图；(c)为俯视图。具体实施方式下面以具体实施例的方式对本专利技术技术方案做进一步解释与说明，但本专利技术不限于这些实施例。实施例11)对汉麻纤维进行深冷机械联合脱胶处理，具体实施的步骤可以参考CN106591961B；2)将平均长度为7cm的汉麻纤维和聚丙烯纤维按照2:3的比例进行均匀混合1min，然后输送到梳理机进行梳理，再送入铺网机中铺网，将铺好的网折叠后送入主针刺机中进行针刺，制备出毡材；3)将毡材浸入配制好的15wt％聚磷酸铵溶液中30min，然后取出后热风干燥；4)将聚丙烯纤维无纺布置于毡材的上下表面，以增加复合材料的力学性能；5)将处理的毡材裁剪成要求的尺寸后，放入模具中一起加热，加热温度为220℃，加热时间为2min，模具材料采用H13；6)将模具放到轧机上进行轧制，轧辊温度为100℃，调节辊缝距离进行轧制。脱模后即可得到麻纤维增强复合材料，产品厚度为2mm。实施例21)首先将长度约为7cm的黄麻纤维、亚麻纤维和聚乳酸纤维按照1:1:2的比例进行固相共混，然后通过气流输送至梳理机进行梳理，再将纤维送入铺网机中交叉铺网，针刺固结，制备出毡材(预制体)；2)将毡材浸入配制好的15wt％阻燃剂溶液中20min，然后取出后热风干燥，其中阻燃剂为硫酸铵；3)将处理的毡材裁剪成要求的尺寸后，放入模具中一起加热。加热温度为200℃，加热时间为2min，之后覆上一层面饰，模具材料为H11；4)将模具放到轧机上进行轧制，轧辊温度为90℃。脱模后即可得到麻纤维增强复合材料，产品厚度为1mm。实施例31)首先将长度均为7cm的剑麻纤维和尼龙66纤维按照1:1的比例进行固相共混，再将梳理过的纤维送入铺网机中铺网，将铺好的网折叠后送入主针刺机中进行针刺，制备出毡材；2)将毡材浸入配制好的10％四硼酸氢铵溶液中30min，然后取出后热风干燥；3)将处理的毡材裁剪成要求的尺寸后，放入模具中一起加热。加热温度为270℃，加热时间为1min，模具材料为5CrNiMo；4)将模具放到轧机上进行轧制，轧辊温度为100℃，调节辊缝距离进行轧制。脱模后即可得到麻纤维增强复合材料，产品厚度为1.5mm。实施例中复合板的厚度和力学性能测试结果，见表1。表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然麻纤维增强复合材料的模压‑轧制复合成型工艺方法，具体步骤如下：1)首先将长度为6.5～7.5cm的天然麻纤维和热塑性树脂纤维进行固相共混30～60s，再通过气流铺网或梳理铺网，以及针刺固结，制备出天然麻纤维和热塑性树脂纤维的混合毡材(预制体)；2)将热塑性纤维无纺布和/或热塑性树脂薄膜置于混合毡材的上下表面；3)在将步骤2)得到的混合毡材裁剪成最终产品所要求的尺寸后，将混合毡材放入模具中，与模具一起加热，加热温度设定为130～300℃，加热时间为1～8min；模具材料采用热作模具钢；4)将模具转移至轧机上，进行轧制，将轧辊温度升高至70～100℃，调节辊缝距离进行轧制，轧辊速度100‑300转/min，辊缝的厚度等于模具厚度。轧制结束后脱模得到最终产品，板材厚度1‑5mm；所述的天然麻纤维为汉麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维、苎麻纤维、剑麻纤维中的中的一种或几种的混合物。热塑性树脂或纤维为聚丙烯、聚乳酸、聚乙烯、尼龙6或尼龙66的树脂或纤维。

【技术特征摘要】
1.一种天然麻纤维增强复合材料的模压-轧制复合成型工艺方法，具体步骤如下：1)首先将长度为6.5～7.5cm的天然麻纤维和热塑性树脂纤维进行固相共混30～60s，再通过气流铺网或梳理铺网，以及针刺固结，制备出天然麻纤维和热塑性树脂纤维的混合毡材(预制体)；2)将热塑性纤维无纺布和/或热塑性树脂薄膜置于混合毡材的上下表面；3)在将步骤2)得到的混合毡材裁剪成最终产品所要求的尺寸后，将混合毡材放入模具中，与模具一起加热，加热温度设定为130～300℃，加热时间为1～8min；模具材料采用热作模具钢；4)将模具转移至轧机上，进行轧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志刚，贾红杰，刘俊辉，刘雪强，马品奎，徐进，任明文，王明辉，宋家旺，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22