一种生物基的可完全降解的复合板材制造技术

本实用新型专利技术公开了一种生物基的可完全降解的复合板材，属于车用热塑性复合材料设计制造领域，复合板材包括增强层、粘结层、泡沫层、粘结层和增强层；所述的增强层为天然纤维增强聚乳酸，所述的增强层包括平整面与粗糙面，所述的粗糙面通过粘结层与泡沫层相连，所述的粗糙面包括毛羽与突起，所述的毛羽与突起穿过粘结层进入至泡沫层的泡孔中，所述粘结层为聚乳酸薄膜，所述泡沫层为聚乳酸泡沫，制成的复合材料具有良好的机械性能，低收缩率和良好的抗冲击性，可作为汽车门板、行李箱后搁物板或备胎盖板的基材，所用材料均为生物基，可完全降解以减少碳排放。解以减少碳排放。解以减少碳排放。

【技术实现步骤摘要】
一种生物基的可完全降解的复合板材


[0001]本技术属于车用热塑性复合材料设计制造领域，具体地说，是一种生物基的可完全降解的复合板材。

技术介绍

[0002]随着社会的进步和生活水平的不断提高，我国汽车保有量已达数亿辆，汽车在制造过程中大量使用了以不可再生化石能源为原料的复合材料，这些材料在汽车寿命终了时无疑会对环境造成巨大负担。各产业主体顺应对汽车节能减排、环境友好的开发需求，可循环使用的、可降解的材料研发显得尤为迫切。已有技术大都聚焦植物纤维与热塑性聚合物的预浸料开发对汽车轻量化以及汽车工业的可持续发展具有一定意义，但聚合物的选择仍以聚丙烯聚乙烯等聚烯烃为主，原料选择或结构设计上仅部分选用环境友好型材料，未完全摆脱石油基聚合物的使用。

技术实现思路

[0003]本技术为克服现有技术的不足，公开了一种生物基的可完全降解的复合板材，该复合板材有多层结构，各层均由生物基原料制备，通过融化的聚乳酸薄膜将各层粘结复合成板，用于汽车门板、行李箱备胎盖板、后搁物板等内饰部件的制造，本专利技术是采用以下技术方案来实现的：
[0004]本技术公开了一种生物基的可完全降解的复合板材，复合板材包括增强层、粘结层、泡沫层、粘结层和增强层；增强层为天然纤维增强聚乳酸，增强层包括平整面与粗糙面，粗糙面通过粘结层与泡沫层相连，粗糙面包括毛羽与突起，毛羽与突起穿过粘结层进入至泡沫层的泡孔中，粘结层为聚乳酸薄膜，泡沫层为聚乳酸泡沫。
[0005]作为进一步地改进，本专利技术天然纤维为苎麻纤维。
[0006]作为进一步地改进，本专利技术增强层中苎麻纤维的重量占比为40％
‑
60％，其余为聚乳酸纤维，增强层的厚度为0.5
‑
2.0mm，平方米重量为150
‑
450g。
[0007]作为进一步地改进，本专利技术聚乳酸薄膜的平方米重量为30
‑
120g。
[0008]作为进一步地改进，本专利技术聚乳酸泡沫的密度为28
‑
36kg/m3。
[0009]本技术的有益效果
[0010]该复合板材的表皮材料为苎麻纤维与聚乳酸纤维的合制，纤维材料的柔性及抗拉特征可使成型后的汽车内饰部件造型饱满美观，由于采用了聚乳酸发泡材料，该复合板材具有轻量化的优点，比注塑件减重20
‑
40％。相同克重时拥有更高的力学性能，也即轻质高强。
[0011]在多层复合的过程中，增强层的粗糙面通过粘结层与泡沫接着，粘结层受热熔融后因为粗糙面的纤维存在毛羽和突起，从而进入泡沫泡孔，使增强层与泡沫层的界面变得模糊，结合更加充分。相比两面光洁平整的纤维板或片，上述优选的设定，可以显著提高层间剥离力。
[0012]当车辆达到设计年限或使用寿命时，相比现有常用的石油基复合材料，全生物基原料制备的零部件在一定环境下被微生物彻底分解为二氧化碳和水，制品的处置方式环保可持续。
附图说明
[0013]图1生物基可完全降解复合板结构示意图；
[0014]图2不对称增强层示意图；
[0015]图中，1是增强层，2是粘结层，3是泡沫层，1
‑
1是粗糙面，1
‑
2是平整面。
具体实施方式
[0016]下面以具体实施例的方式对本技术技术方案做进一步的解释和说明：
[0017]图1生物基可完全降解复合板结构示意图；图2不对称增强层1示意图；具体来看复合板材从上至下依次为聚乳酸粘结层2、麻纤维聚乳酸增强层1、聚乳酸粘结层2、聚乳酸泡沫层3、粘结层2、麻纤维聚乳酸增强层1，增强层1为天然纤维增强聚乳酸，增强层1包括平整面1
‑
2与粗糙面1
‑
1，粗糙面1
‑
1通过粘结层2与泡沫层3相连，粗糙面1
‑
1包括毛羽与突起，毛羽与突起穿过粘结层2进入至泡沫层3的泡孔中，粘结层2为聚乳酸薄膜，泡沫层3为聚乳酸泡沫。
[0018]增强层1中苎麻纤维的重量占比为40％
‑
60％，其余为聚乳酸纤维，增强层1的厚度为0.5
‑
2.0mm，平方米重量为150
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450g。
[0019]聚乳酸粘结层2为经增韧改性的聚乳酸薄膜，平方米重量为30
‑
120g。
[0020]麻纤维聚乳酸增强层1中麻纤维为苎麻纤维，苎麻纤维的重量占比为40％
‑
60％，其余为聚乳酸纤维，二者经过公知的非织造材料加工方法针刺法制成纤维毡。纤维毡可以直接作为增强层1与泡沫层3，粘结层2一起经过加热压制成复合板材。考虑到纤维毡的吸热隔热效应直接复合时需要更高的温度和压力，通常将纤维毡进行预加工。
[0021]作为优选的，纤维毡先经过加热使聚乳酸纤维融化，在厚度方向进行压缩，制成有一定刚性和厚度的纤维板或纤维片。纤维板或纤维片在后道加工时热量更易透过，较少的热量融化粘结层2，因此作为优选。
[0022]多层复合材料的层间剥离力极大的影响材料的力学性能。考虑到纤维板或纤维片也即增强层1与泡沫层3的界面结合状态，以及后续的成型使用效果，更优选的，纤维毡在加热和厚度方向压缩成纤维板或片时，可以通过工艺条件的设定得到一面光洁平整另一面粗糙的不对称纤维板或片。
[0023]聚乳酸泡沫层3的密度为28
‑
36kg/m3。
[0024]制备时首先将聚乳酸纤维与苎麻纤维按照一定比例，优选的按照1:1的重量比经过投料、混合、梳理、铺网、针刺等步骤得到聚乳酸麻纤维毡。然后将纤维毡加热至180
‑
220℃将其中的聚乳酸纤维熔融，使纤维毡变为可塑状态；并在厚度方向上进行压缩，得到一定厚度一定刚性的聚乳酸麻纤维片材或板。
[0025]进一步的，为得到上述一面平整一面粗糙的不对称优选状态，可对纤维毡进行单面加热。具体的，加热热源设置为上下两个板状，上加热板温度180
‑
220摄氏度，下加热板加热不开启；加热一定时间后在压辊的作用下在厚度方向进行压缩，因为单面加热的设定，被
加热面的聚乳酸纤维熔融后经压辊挤压呈现平整光洁的表面，另一面聚乳酸纤维和麻纤维仍为针刺后的纤维突起状态。
[0026]片材或板的厚度为0.5
‑
2.0mm，平方米重量为150
‑
450g。过低的平方米重量不利于制毡工序毡铺网阶段的运行，而过高的平方米重量不利于复合工序的热量传递导致层间剥离力下降和能耗增加，因此优选的，厚度为0.5
‑
1.5mm，平方米重量为250
‑
400g。
[0027]然后增强层1、粘结层2、泡沫层3、粘结层2、增强层1，按照从上至下的顺序层叠，具体的如图2所示，其中增强层1的粗糙面1
‑
1与粘结层2接着，以泡沫层3为中心对称层叠。将多层材料加热至180
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基的可完全降解的复合板材，其特征在于，所述的复合板材包括增强层(1)、粘结层(2)、泡沫层(3)、粘结层(2)和增强层(1)；所述的增强层(1)为天然纤维增强聚乳酸，所述的增强层(1)包括平整面(1
‑
2)与粗糙面(1
‑
1)，所述的粗糙面(1
‑
1)通过粘结层(2)与泡沫层(3)相连，所述的粗糙面(1
‑
1)包括毛羽与突起，所述的毛羽与突起穿过粘结层(2)进入至泡沫层(3)的泡孔中，所述粘结层(2)为聚乳酸薄膜，所述泡沫层(3)为聚乳酸泡沫。2.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒源，周立，章凯翔，邓丽健，黄培林，
申请(专利权)人：浙江华江科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：