專利名稱：一種麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材及其制備方法
技術領域：
本發明涉及高分子復合材料技術領域，尤其涉及ー種麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材及其制備方法。
背景技術：
環境惡化、資源缺乏和能源危機使得人類認識到保護環境和有效利用資源對實現社會和經濟持續發展的重要性和迫切性，人們已越來越重視采用可再生生物資源來制造新材料。近年來，用自然界中資源最豐富的天然植物纖維替代現在廣泛使用的玻璃纖維等合成增強纖維，開發具有優良性能和低成本復合材料的研究，已引起人們的高度重視。天然纖維因其價廉、質輕、能夠自然降解、比強度和比剛度高等優良特性，顯示出良好的應用前景。在天然植物纖維中，麻纖維不僅具有很高的強度和模量，同時具有纖維素質硬、耐摩擦、耐腐蝕的特點，我國的麻類資源極其豐富，是世界上麻分布最廣、產量最多的國家之一。目前麻纖維增強復合材料的研究已經在歐美、日本廣泛展開，部分科研成果也已得到應用；國內研究者或技術人員也已有大量文獻和專利對麻纖維增強復合材料的研究和應用進行了報道，華東理工大學化學工程聯合國家重點實驗室戴干策等老師和研究人員對劍麻纖維、黃麻纖維增強聚丙烯材料進行了研究。公開號為CN 101665015A的中國專利為解決現有擠出成型エ藝無法制造麻纖維/聚丙烯纖維復合板材和熱壓成型エ藝存在原料難以均勻混合等問題，采用將亞麻纖維繩和聚丙烯絲線編制成片，經鋼板熱壓、冷卻定型的方法，制備出麻纖維/聚丙烯纖維復合板材，該法大大提高了天然纖維材料所占的比重，降低了生產成本，但是存在麻纖維和聚丙烯纖維浸潰不均勻，產品的界面粘結カ不夠，制備的復合板材存在受カ分布不均的缺陷。另外，輕量化、安全化、舒適化和環保是世界汽車エ業發展的主要趨勢。塑料及其復合材料是重要的汽車用材料，平均每輛汽車的塑料用量已達105kg，約占汽車總質量的8%-12%。麻纖維復合材料用作汽車零部件的性能優勢在于:減輕汽車重量、降低制造成本、提高汽車耐碰撞性、隔音、材料本身可回收等。在當今石油日益緊缺、油價不斷上漲的情況下，其意義尤為明顯。麻纖維復合材料在汽車エ業中主要用于車內飾門板、司機用雜物箱、貨車車廂地板、備胎蓋、座位靠背，還可以用于儀表板、座椅扶手、車頂內飾、遮陽板、行李艙裝飾板等。奇瑞汽車發明專利CN 101549671A公開了ー種麻纖維汽車內飾件及其生產方法，該法采用黃麻纖維和丙綸纖維為原料，通過梳理混合、纖維成網、針刺成氈、烘烤加熱、冷壓成型制備汽車內飾件，該法エ藝過程簡單，產品性能優異，且環保無污染，可應用于車頂飾、門飾板、行李箱側圍板、衣帽架等零件。國內汽車內飾材料生產廠家發明專利CN 101045310A也公開了ー種汽車內飾用天然纖維復合板及其加工方法，該法采用麻纖維、滌綸纖維、丙綸纖維復合制成膠面層、中間基層、面飾層，然后通過將板材所需的三層鋪網、針刺成復合麻氈，再經加熱輥壓成型。其中，麻纖維、滌綸纖維、丙綸纖維在不同層間所占比例可以調節，設計靈活性大，但是制作エ藝相對復雜，特別是制備復合麻氈的過程，大大影響了生產效率。
以上專利制備麻纖維增強復合材料以及作為汽車內飾件的應用在制備方法上均存在不足之處，主要表現在:麻纖維與增強樹脂界面粘結カ不夠，導致產品易散、力學性能下降；對易于著火的天然纖維沒有進行阻燃處理，在生產、使用中存在安全隱患；麻纖維等外觀平整度不夠，容易造成產品厚度及質量偏差，不利于滿足汽車エ業對產品的要求。
發明內容
本發明就是為了解決上述現有技術存在的阻燃效果不足、生產エ序相對復雜、產品原料分散不均等問題而提供ー種麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材，該板材具有良好的阻燃性能。本發明的另一目的是提供ー種麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材的制備方法，該方法加工エ藝簡單，易于連續生產。本發明的目的通過以下技術方案來實現:
ー種麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材，由包括以下重量百分含量的組分制成: 麻纖維25-75 wt%,
阻燃丙綸纖維25-75 wt%。優選的，所述麻纖維經阻燃劑處理，麻纖維與阻燃劑的用量比為(1-3):2 ;所述阻燃劑為RF-203 III液體環保阻燃劑。RF-203 III液體環保阻燃劑是復合型阻燃劑，由磷、氮等化合物協效復配而成，其中固相質量百分含量為25%,簡稱固含量為25%。優選的，所述麻纖維選自黃麻、亞麻、劍麻或大麻中的ー種或幾種。優選的，所述黃麻纖維為短切黃麻纖維，白色，長度為80_110mm。黃麻纖維的剛性和強度較好，且價格低廉。優選的，所述亞麻纖維為短切亞麻纖維，白色或淺黃色，長度為80_110mm。亞麻纖維吸濕散熱性好，并具有一定的阻燃效果。優選的，所述劍麻纖維為短切劍麻纖維，白色，長度為80_110mm。劍麻纖維是ー種硬質纖維，質地堅韌，耐磨擦，不易脆斷。優選的,所述大麻纖維為短切大麻纖維，白色,長度為80_110mm。大麻纖維具有良好的吸濕性和耐熱性。優選的，所述阻燃丙綸纖維為白色，長度為60_90mm。ー種麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材的制備方法，包括以下步驟:
(1)將麻纖維進行阻燃處理；
(2)將阻燃處理后的麻纖維25-75wt%和阻燃丙綸纖維25-75 wt%制備復合氈；
(3)將復合氈烘焙輥壓成型，得到麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材。優選的，所述步驟(I)中麻纖維阻燃處理包括以下步驟:將麻纖維在20_40°C的阻燃劑浸潰液中浸泡15-30分鐘,軋凈；再反復浸軋2-4次，在100-140°C下干燥至麻纖維含水率低于5%。優選的，所述阻燃劑為RF-203III液體環保阻燃劑，固含量為25% ;所述麻纖維與阻燃劑的用量比為(1-3):2。優選的，所述步驟(2)中制備麻纖維/阻燃丙綸纖維復合氈包括以下步驟:將步驟
(I)中經阻燃處理后的麻纖維25-75 wt%和阻燃丙綸纖維25-75 wt%均勻混合，進行開松處理，梳理成形，縱向和橫向交叉鋪網，針刺成氈，得到麻纖維/阻燃丙綸纖維復合氈。所述針刺成租包括上針刺和下針刺兩部分。優選的，所述步驟(3)中烘焙輥壓成型包括以下步驟:將步驟(2)制備得到的麻纖維/阻燃丙綸纖維復合氈在195-235°C進行加熱烘焙塑化，然后經過溫度為115-135°C的加熱輥輥壓塑化成型，制備得到麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
本發明的麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材作為汽車內飾件既環保又安全，特別是麻纖維的阻燃處理和阻燃丙綸纖維的引入賦予輕質復合板材優異的阻燃性能，避免了生產以及使用過程中的安全隱患；板材是由混合纖維交叉鋪網、針刺成氈而成，原料分散均勻，麻纖維和丙綸纖維界面粘合度提高，使該板材具有優良的綜合力學性能；產品易于成型，カロエエ藝簡單，能夠提高生產效率，降低生產成本。綜上所述，本發明提供的麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材，可以實現汽車零部件的輕量化、安全化、舒適化和環保使命。
具體實施例方式下面結合各實施例詳細描述本發明。實施例1
按照下面的重量稱取原料(kg):
黃麻纖維(經阻燃處理)25 kg,質量百分含量為25%，
阻燃丙綸纖維75 kg，質量百分含量為75%，
其中麻纖維阻燃處理采用的是50kg的RF-203 III液體環保阻燃劑(固含量為25%)。生產該麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材的方法:
將打開包裝的短切黃麻纖維(白色，長度為80mm)在20°C，固含量為25%的50kg阻燃劑浸潰液中浸泡30分鐘，軋凈；再反復浸軋2次，在100°C下干燥至麻纖維含水率低于5% ；將25kg阻燃處理后的黃麻纖維和75kg阻燃丙綸纖維(白色，長度為60mm)均勻混合，進行開松處理，梳理成形，縱向和橫向交叉鋪網，經過上、下針刺成氈，得到麻纖維/阻燃丙綸纖維復合氈；將該復合氈經過溫度為195°C的烘箱進行加熱烘焙塑化，然后通過溫度為115°C的加熱輥輥壓成型，冷卻裁剪，制備得到麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材。該材料的相關性能，詳見表I。實施例2
按照下面的重量稱取原料(kg):
黃麻纖維(經阻燃處理)35 kg,質量百分含量為35%，
阻燃丙纟侖纖維65 kg,質量百分含量為65%,
其中麻纖維阻燃處理采用的是50kg的RF-203 III液體環保阻燃劑(固含量為25%)。將打開包裝的短切黃麻纖維(白色，長度為IlOmm)在40°C，固含量為25%的50kg阻燃劑浸潰液中浸泡15分鐘，軋凈；再反復浸軋4次，在140°C下干燥至麻纖維含水率低于5% ;將35kg阻燃處理后的黃麻纖維和65kg阻燃丙綸纖維(白色，長度為90mm)均勻混合，進行開松處理，梳理成形，縱向和橫向交叉鋪網，經過上、下針刺機成氈，得到麻纖維/阻燃丙綸纖維復合氈；將該復合氈經過溫度為235°C的烘箱進行加熱烘焙塑化，然后通過溫度為135°C的加熱輥輥壓成型，冷卻裁剪，制備得到麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材。該材料的相關性能，詳見表I。實施例3
按照下面的重量稱取原料(kg):
黃麻纖維(經阻燃處理)45 kg，質量百分含量為45%，
阻燃丙綸纖維55 kg，質量百分含量為55%，
其中麻纖維阻燃處理采用的是50kg的RF-203 III液體環保阻燃劑(固含量為25%)。將打開包裝的短切黃麻纖維(白色，長度為100mm)在30°C，固含量為25%的50kg阻燃劑浸潰液中浸泡25分鐘，軋凈；再反復浸軋3次，在120°C下干燥至麻纖維含水率低于5% ;將45kg阻燃處理后的黃麻纖維和55kg阻燃丙綸纖維(白色，長度為80mm)均勻混合，進行開松處理，梳理成形，縱向和橫向交叉鋪網，經過上、下針刺機成氈，得到麻纖維/阻燃丙綸纖維復合氈；將該復合氈經過溫度為210°C的烘箱進行加熱烘焙塑化，然后通過溫度為120°C的加熱輥輥壓成型，冷卻裁剪，制備得到麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材。該材料的相關性能，詳見表I。實施例4
按照下面的重量稱取原料(kg):
亞麻纖維(經阻燃處理)50 kg，質量百分含量為50%，
阻燃丙綸纖維50 kg，質量百分含量為50%，
其中麻纖維阻燃處理采用的是50kg的RF-203 III液體環保阻燃劑(固含量為25%)。將打開包裝的短切亞麻纖維(白色，長度為80mm)在25°C，固含量為25%的50kg阻燃劑浸潰液中浸泡20分鐘，軋凈；再反復浸軋3次，在110°C下干燥至麻纖維含水率低于5% ;將50kg阻燃處理后的亞麻纖維和50kg阻燃丙綸纖維(白色，長度為70mm)均勻混合，進行開松處理，梳理成形，縱向和橫向交叉鋪網，經過上、下針刺機成氈，得到麻纖維/阻燃丙綸纖維復合氈；將該復合氈經過溫度為200°C的烘箱進行加熱烘焙塑化，然后通過溫度為125°C的加熱輥輥壓成型，冷卻裁剪，制備得到麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材。實施例5
按照下面的重量稱取原料(kg):
亞麻纖維(經阻燃處理)52 kg，質量百分含量為52%，
阻燃丙綸纖維48 kg，質量百分含量為48%，
其中麻纖維阻燃處理采用的是50kg的RF-203 III液體環保阻燃劑(固含量為25%)。將打開包裝的短切亞麻纖維(淺黃色，長度為I IOmm)在26°C，固含量為25%的50kg阻燃劑浸潰液中浸泡21分鐘，軋凈；再反復浸軋3次，在112°C下干燥至麻纖維含水率低于5% ;將52kg阻燃處理后的亞麻纖維和48kg阻燃丙綸纖維(白色，長度為75mm)均勻混合，進行開松處理，梳理成形，縱向和橫向交叉鋪網，經過上、下針刺機成氈，得到麻纖維/阻燃丙綸纖維復合氈；將該復合氈經過溫度為205°C的烘箱進行加熱烘焙塑化，然后通過溫度為125°C的加熱輥輥壓成型，冷卻裁剪，制備得到麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材。實施例6
按照下面的重量稱取原料(kg):
劍麻纖維(經阻燃處理)55 kg,質量百分含量為55%，
阻燃丙綸纖維45 kg，質量百分含量為45%， 其中麻纖維阻燃處理采用的是50kg的RF-203 III液體環保阻燃劑(固含量為25%)。將打開包裝的短切劍麻纖維(白色，長度為80mm)在35°C，固含量為25%的50kg阻燃劑浸潰液中浸泡22分鐘，軋凈；再反復浸軋2次，在130°C下干燥至麻纖維含水率低于5% ;將55kg阻燃處理后的劍麻纖維和45kg阻燃丙綸纖維均勻混合，進行開松處理，梳理成形，縱向和橫向交叉鋪網，經過上、下針刺機成氈，得到麻纖維/阻燃丙綸纖維復合氈；將該復合氈經過溫度為205°C的烘箱進行加熱烘焙塑化，然后通過溫度為130°C的加熱輥輥壓成型，冷卻裁剪，制備得到麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材。實施例7
按照下面的重量稱取原料(kg):
劍麻纖維(經阻燃處理)65 kg質量百分含量為65%，
阻燃丙綸纖維35 kg質量百分含量為35%，
其中麻纖維阻燃處理采用的是50kg的RF-203 III液體環保阻燃劑(固含量為25%)。將打開包裝的短切劍麻纖維(白色，長度為90mm)在38°C，固含量為25%的50kg阻燃劑浸潰液中浸泡28分鐘，軋凈；再反復浸軋4次，在125°C下干燥至麻纖維含水率低于5% ;將65kg阻燃處理后的劍麻纖維和35kg阻燃丙綸纖維均勻混合，進行開松處理，梳理成形，縱向和橫向交叉鋪網，經過上、下針刺機成氈，得到麻纖維/阻燃丙綸纖維復合氈；將該復合氈經過溫度為220°C的烘箱進行加熱烘焙塑化，然后通過溫度為118°C的加熱輥輥壓成型，冷卻裁剪，制備得到麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材。實施例8
按照下面的重量稱取原料(kg):
大麻纖維(經阻燃處理)75kg，質量百分含量為75%，
阻燃丙綸纖維25 kg，質量百分含量為25%，
其中麻纖維阻燃處理采用的是50kg的RF-203 III液體環保阻燃劑(固含量為25%)。將打開包裝的短切大麻纖維(白色，長度為100mm)在22°C，固含量為25%的50kg阻燃劑浸潰液中浸泡18分鐘，軋凈；再反復浸軋4次，在135°C下干燥至麻纖維含水率低于5% ;將75kg阻燃處理后的大麻纖維和25kg阻燃丙綸纖維均勻混合，進行開松處理，梳理成形，縱向和橫向交叉鋪網，經過上、下針刺機成氈，得到麻纖維/阻燃丙綸纖維復合氈；將該復合氈經過溫度為215°C的烘箱進行加熱烘焙塑化，然后通過溫度為128°C的加熱輥輥壓成型，冷卻裁剪，制備得到麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材。對實施例1-3制備得到的麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材進行性能測試，測試結果見表I。表I
權利要求
1.種麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材，其特征在干，由包括以下重量百分含量的組分制成: 麻纖維25-75 wt%, 阻燃丙綸纖維 25-75 wt%。
2.權利要求1所述的麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材，其特征在于，所述麻纖維經阻燃劑處理，麻纖維與阻燃劑的用量比為(1-3):2 ;所述阻燃劑為RF-203 III液體環保阻燃劑，固含量為25%。
3.權利要求1或2所述的麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材，其特征在于，所述麻纖維選自黃麻、亞麻、劍麻或大麻中的ー種或幾種。
4.權利要求1或2所述的麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材，其特征在于，所述麻纖維為短切纖維，長度為80-110mm。
5.權利要求1或2所述的麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材，其特征在于，所述阻燃丙綸纖維的長度為60-90_。
6.種如權利要求1所述的麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將麻纖維進行阻燃處理； (2)將阻燃處理后的麻纖維25-75wt%和阻燃丙綸纖維25-75 wt%制備復合氈； (3)將復合氈烘焙輥壓成型，得到麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材。
7.權利要求6所述的麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材的制備方法，其特征在干，所述步驟(I)中麻纖維阻燃處理包括以下步驟:將麻纖維在20-40°C的阻燃劑浸潰液中浸泡15-30分鐘，軋凈；再反復浸軋2-4次，在100-140で下干燥至麻纖維含水率低于5%。
8.權利要求7所述的麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材的制備方法，其特征在干，所述阻燃劑為RF-203 III液體環保阻燃劑，固含量為25% ;所述麻纖維與阻燃劑的用量比為(1-3):2。
9.權利要求6所述的麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材的制備方法，其特征在干，所述步驟(2)中制備麻纖維/阻燃丙綸纖維復合氈包括以下步驟:將步驟(I)中經阻燃處理后的麻纖維25-75 wt%和阻燃丙綸纖維25-75 wt%均勻混合，進行開松處理，梳理成形，縱向和橫向交叉鋪網，針刺成氈，得到麻纖維/阻燃丙綸纖維復合氈。
10.權利要求6所述的麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中烘焙輥壓成型包括以下步驟:將步驟(2)制備得到的麻纖維/阻燃丙綸纖維復合氈在195-235°C進行加熱烘焙塑化，然后經過溫度為115-135°C的加熱輥輥壓塑化成型，制備得到麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材。
全文摘要
本發明公開了一種麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材，由麻纖維25-75wt%和阻燃丙綸纖維25-75wt%制成。制備方法包括將麻纖維進行阻燃處理；將阻燃處理后的麻纖維和阻燃丙綸纖維制備復合氈；將復合氈烘焙輥壓成型，得到麻纖維/阻燃丙綸纖維輕質復合板材。本發明作為汽車內飾件環保安全，麻纖維的阻燃處理和阻燃丙綸纖維的引入賦予輕質復合板材優異的阻燃性能，避免了生產以及使用過程中的安全隱患；板材是由混合纖維交叉鋪網、針刺成氈而成，原料分散均勻，麻纖維和丙綸纖維界面粘合度提高，使板材具有優良的綜合力學性能；產品易于成型，加工工藝簡單，能夠提高生產效率，降低生產成本。
文檔編號D04H1/44GK103088551SQ201110331430
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月27日 優先權日2011年10月27日
發明者周一新, 解廷秀 申請人:上海杰事杰新材料(集團)股份有限公司