一种质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复合材料制造技术

本发明专利技术公开一种质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复合材料，属于复合材料技术领域。所述复合材料是由湿法非织造布与聚丙烯膜复合而成；所述湿法非织造布由大麻纤维、玻璃纤维以及聚丙烯纤维混合而成，其中，大麻纤维与玻璃纤维质量比为(2

【技术实现步骤摘要】
一种质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复合材料


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复合材料。

技术介绍

[0002]近年来，随着无污染绿色复合材料的开发和在商业应用中取代聚合物材料等目标的实现，生物降解复合材料的研究显著增加。作为增强材料的自然资源是众多研究的主题，旨在开发各种天然复合材料。由于植物纤维成本低、密度低、机械性能好、可生物降解性强、具有可持续发展的潜力，植物纤维作为聚合物增强材料的应用越来越多。在热塑性基体复合材料中，通过焚烧进行的可回收性和能量回收以及机械性能优于玻璃纤维增强材料。
[0003]纤维增强复合材料的研究发展为汽车轻量化的发展做出贡献。随着科学技术的发展，越来越多的具有重量轻、耐腐蚀、易成型等优点的非金属材料被用于汽车中。尤其是在提出汽车轻量化、废物再回收和降低汽车油耗的要求之后，塑料代替钢材的制造技术越来越受到重视，特别是对于热塑性复合材料的开发和利用。传统汽车使用的复合材料基体通常是热固性材料，这种材料的废旧零件和边角料往往使用掩埋或焚烧的处理方式，这样不仅会污染环境，还会导致原材料的浪费。王春红等人使用汉麻粉和聚乳酸复合，制备了一种用来做汽车内饰的可完全降解的复合材料。结果表明：当汉麻粉质量分数为30％，汉麻粉粒径为40目时，复合材料的拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量、弯曲模量均最大。还有相关人员对玻璃纤维形成不同长度晶粒制备的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料进行了试验，结果表明，注射成型后玻璃纤维断裂严重，复合材料的冲击强度随玻纤长度的增加而增加。
[0004]虽然国内外学者对混杂复合材料的混杂工艺进行了大量研究，但是针对大麻/玻璃纤维混杂复合材料性能特点的研究还较少。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术旨在提供一种质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复合材料，该复合材料是以大麻纤维与玻璃纤维为原料，利用湿法非织造制备复合材料预成型体，并利用混杂及自增强手段，提高聚丙烯膜对预成型体材料的浸润性能，进而提高复合材料的机械性能。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：
[0007]一种质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复合材料，所述复合材料是由湿法非织造布与聚丙烯膜复合而成；
[0008]所述湿法非织造布由大麻纤维、玻璃纤维以及聚丙烯纤维混合而成，其中，大麻纤维与玻璃纤维质量比为(2
‑
8):(8
‑
2)。
[0009]进一步地，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，纤维长度为3mm。
[0010]进一步地，按照质量百分比计，所述大麻纤维和玻璃纤维的总量占比20wt％，所述聚丙烯纤维和聚丙烯膜的总量占比80wt％；其中，所述聚丙烯纤维和聚丙烯膜的质量比为
4:1。
[0011]进一步地，所述聚丙烯纤维的纤维长度为3mm，线密度为1.67dtex。
[0012]进一步地，所述大麻纤维的纤维长度为3mm。
[0013]本专利技术还提供一种质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0014]按质量称取原料，在大麻纤维和玻璃纤维混合物中加入分散剂和水，以1400r/min的转速搅拌5min后调整转速为600r/min，在混合物中添加聚丙烯纤维，搅拌至出现纤维缠绕现象(当发现搅拌棒上有纤维缠绕时，要停下搅拌器，用玻璃棒将缠绕的纤维挑回浆液中)后调整转速为1400r/min，搅拌10min，制成湿法纤维浆；然后将纤维浆通过湿法成网工艺制备成大麻/玻璃纤维/聚丙烯纤维混杂非织造布，再经烘干抽备成复合材料增强体；
[0015]在复合材料增强体上下表面均铺设聚丙烯膜，即得质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复合材料。
[0016]进一步地，按照质量百分比计，所述大麻纤维和玻璃纤维的总量占比20wt％，所述聚丙烯纤维和聚丙烯膜的总量占比80wt％；其中，所述聚丙烯纤维和聚丙烯膜的质量比为4:1。
[0017]进一步地，所述大麻纤维、玻璃纤维和聚丙烯纤维的总量与水的固液比为(0.01
‑
0.05):1。
[0018]进一步地，所述水和分散剂的用量比为500mL:0.1g，所述分散剂为聚丙烯酰胺分散剂。为了提高纤维在水中的分散性，在纤维悬浮浆的制备中，加入分散剂，分散剂可以使纤维在水中必须具有良好的分散性，能在悬浮浆中保持均匀分布，增加纤维的吸湿性，使纤维在水中产生润涨，成网后使纤维与纤维之间在湿态下有一定的结合强度。为了提高聚丙烯膜对纤维的浸润性，湿法非织造布中加入了聚丙烯纤维。
[0019]本专利技术还提供一种质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复合材料在汽车材料领域中的应用。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0021]本专利技术采用湿法非织造工艺制备大麻/玻璃纤维非织造预成型体，并且为了提高聚丙烯膜对预成型体织物的浸润性，采用混杂方式，将一定质量的聚丙烯纤维与大麻纤维、玻璃纤维混杂制备预成型体，利用模压成型方式，制备具有不同混杂比的大麻/玻璃纤维增强聚丙烯复合材料。对大麻/玻璃纤维混杂增强聚丙烯基复合材料的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能进行测试，发现当大麻纤维与玻璃纤维质量比为 3:7时，复合材料的拉伸性能、弯曲性能最好；当大麻纤维与玻璃纤维质量比为1:1时，复合材料的冲击性能最好。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为实施例1操作流程示意图；
[0024]图2为实施例1制备的不同复合材料的拉伸强度柱状图；
[0025]图3为实施例1制备的不同复合材料的拉伸强度位移曲线图；
[0026]图4为实施例1制备的不同复合材料的应力应变曲线；
[0027]图5为实施例1制备的不同复合材料的最大弯曲应力位置示意图；
[0028]图6为实施例1制备的不同复合材料的弯曲强度；
[0029]图7为实施例1制备的不同复合材料的冲击强度。
具体实施方式
[0030]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0031]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0032]除非另有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复合材料，其特征在于，所述复合材料是由湿法非织造布与聚丙烯膜复合而成；所述湿法非织造布由大麻纤维、玻璃纤维以及聚丙烯纤维混合而成，其中，大麻纤维与玻璃纤维质量比为(2
‑
8):(8
‑
2)。2.根据权利要求1所述的质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，纤维长度为3mm。3.根据权利要求1所述的质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复合材料，其特征在于，按照质量百分比计，所述大麻纤维和玻璃纤维的总量占比20wt％，所述聚丙烯纤维和聚丙烯膜的总量占比80wt％；其中，所述聚丙烯纤维和聚丙烯膜的质量比为4:1。4.根据权利要求3所述的质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复合材料，其特征在于，所述聚丙烯纤维的纤维长度为3mm，线密度为1.67dtex。5.根据权利要求1所述的质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复合材料，其特征在于，所述大麻纤维的纤维长度为3mm。6.一种如权利要求1
‑
5任一项所述的质轻、环保可代替玻璃纤维的聚丙烯基汽车用复...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨莉，徐珍珍，马翔，邹梨花，王凯，张海超，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：