摘  要：本發(fā)明公開了一種可生物降解的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料及其制備方法。制備方法具體包括以下步驟，將蠶絲織物、黃麻針刺非織造布和PBS顆粒烘干后，將PBS顆粒置于聚四氟乙烯膜之間，并置于平板硫化機上熱壓成PBS薄膜。分別將兩層蠶絲織物、兩層黃麻針刺非織造布和五層PBS薄膜剪裁，交叉平行鋪疊，每層纖維增強體與PBS膜相鄰，用聚四氟乙烯膜包裹后，置于模具中并放在平板硫化機上熱壓。熱壓完成后，待模具自然冷卻后，從模具中取出復合材料。本發(fā)明制備得到的復合材料不僅可生物降解，且具有良好的抗沖擊性能，與純黃麻增強PBS復合材料相比，其沖擊強度提高了60.06％。

 

技術要點

1.一種可生物降解的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料，其特征在于，所述蠶絲/黃麻增強PBS復合材料以黃麻針刺非織造布和蠶絲織物作為纖維增強體，以PBS薄膜作為基體；所述纖維增強體由下至上依次包括第一蠶絲層、第一黃麻纖維層、第二蠶絲層和第二黃麻纖維層，所述黃麻針刺非織造布的面密度為222±2g/m2。

2.根據(jù)權利要求1中所述的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料，其特征在于，所述蠶絲/黃麻增強PBS復合材料中，所述黃麻針刺非織造布的質(zhì)量百分數(shù)為15％-17％。

3.根據(jù)權利要求1中所述的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料，其特征在于，所述，所述蠶絲/黃麻增強PBS復合材料中，蠶絲織物的質(zhì)量百分數(shù)為6％-8％，所述PBS薄膜的質(zhì)量百分比為75％-79％。

4.根據(jù)權利要求1中所述的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料，其特征在于，所述蠶絲織物為平紋機織物，厚度為0.2mm-0.25mm，面密度為90-120g/m2，經(jīng)緯密度為(50-60)×(30-40)根/cm。

5.一種如權利要求1-3中任一項所述可生物降解的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、將蠶絲織物、黃麻針刺非織造布和PBS樹脂顆粒烘干備用；

(2)、將PBS樹脂顆粒置于聚四氟乙烯膜之間，熱壓形成PBS薄膜；

(3)、取兩層蠶絲織物、兩層黃麻針刺非織造布和五層PBS薄膜剪裁成合適尺寸，交叉平行鋪疊，用聚四氟乙烯膜包裹后，熱壓成型，得到所述可生物降解的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料。

6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的蠶絲織物進行了脫膠。

7.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述烘干的溫度為60-80℃，烘干時長為6-8h。

8.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述熱壓的溫度為140-150℃，熱壓時長為2-3min，熱壓壓力為8-10MPa。

9.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述交叉平行鋪疊方式：從上到下依次為第一PBS薄膜層、第一蠶絲織物層、第二PBS薄膜層、第一黃麻針刺非織造布層、第三PBS薄膜層、第二蠶絲織物層、第四PBS薄膜層、第二黃麻針刺非織造布層、第五PBS薄膜層。

10.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述熱壓的溫度為140-150℃，熱壓時長為10-20min，熱壓壓力為10-15MPa。

 

技術領域

本發(fā)明涉及復合材料技術領域，尤其是指一種可生物降解的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料。

 

背景技術

目前，為了減輕環(huán)境污染壓力，眾多研究人員致力于綠色環(huán)保可生物降解復合材料的研究。黃麻纖維由于其具有較好的力學性能、價格低廉、產(chǎn)量較高以及可生物降解等優(yōu)勢，近年來已廣泛用于復合材料的增強體。但黃麻纖維的韌性較差，這導致其復合材料的抗沖擊性能差，限制了其在許多領域中的應用。許多研究人員采用黃麻纖維來增強同樣可生物降解的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)樹脂，以期使用PBS樹脂的韌性來平衡黃麻纖維的剛性，雖然PBS的韌性較好，但是黃麻/PBS復合材料的沖擊性能依然不夠理想。

 

發(fā)明內(nèi)容

為了進一步提高黃麻纖維增強PBS樹脂的抗沖擊性能，本發(fā)明采用韌性優(yōu)異且同樣可生物降解的蠶絲層間混雜黃麻/PBS復合材料，提供一種可生物降解的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料，有效改善了黃麻/PBS復合材料的沖擊性能。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

本發(fā)明的第一個目的在于提供一種可生物降解的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料，所述蠶絲/黃麻增強PBS復合材料以黃麻針刺非織造布和蠶絲織物作為纖維增強體，以PBS薄膜作為基體；所述纖維增強體由下至上依次包括第一蠶絲層、第一黃麻纖維層、第二蠶絲層和第二黃麻纖維層，所述黃麻針刺非織造布的面密度為222±2g/m2。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述蠶絲/黃麻增強PBS復合材料中，所述黃麻針刺非織造布的質(zhì)量百分數(shù)為15％-17％。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述蠶絲/黃麻增強PBS復合材料中，蠶絲織物的質(zhì)量百分數(shù)為6％-8％，所述PBS薄膜的質(zhì)量百分比為75％-79％。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述蠶絲為平紋機織物，厚度為0.2mm-0.25mm，面密度為90-120g/m2，經(jīng)緯密度為(50-60)×(30-40)根/cm。

本發(fā)明的第二個目的在于提供一種可生物降解的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)、將蠶絲織物、黃麻針刺非織造布和PBS樹脂顆粒烘干備用；

(2)、將PBS顆粒置于聚四氟乙烯膜之間，熱壓形成PBS薄膜；

(3)、取兩層蠶絲織物、兩層黃麻針刺非織造布和五層PBS薄膜剪裁成合適尺寸，交叉平行鋪疊，用聚四氟乙烯膜包裹后，熱壓成型，得到所述可生物降解的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(1)中，所述的蠶絲織物進行了脫膠。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(1)中，所述烘干的溫度為60-80℃，烘干時長為6-8h。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(2)中，所述熱壓的溫度為140-150℃，熱壓時長為2-3min，熱壓壓力為8-10MPa。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(3)中，所述交叉平行鋪疊方式：從上到下依次為第一PBS薄膜層、第一蠶絲織物層、第二PBS薄膜層、第一黃麻針刺非織造布層、第三PBS薄膜層、第二蠶絲織物層、第四PBS薄膜層、第二黃麻針刺非織造布層、第五PBS薄膜層。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(3)中，所述熱壓的溫度為140-150℃，熱壓時長為10-20min，熱壓壓力為10-15MPa。

在本發(fā)明的一個實施例中，步驟(3)中，所述尺寸不做特別限制，優(yōu)選為150mm×150mm。

本發(fā)明的上述技術方案相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明制備的復合材料不僅制備工藝簡單，且制備出的復合材料性能較穩(wěn)定，此外，此復合材料使用的原材料均為可生物降解材料，對環(huán)境十分友好。本發(fā)明制備的復合材料有效改善了黃麻纖維增強復合材料的韌性，可應用于許多防沖擊的材料中。

 

附圖說明

為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中，

圖1為本發(fā)明所制備的復合材料的結(jié)構示意圖；

說明書附圖標記說明：1-PBS薄膜；2-黃麻針刺非織造布；3-蠶絲織物。

  

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好地理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。

 

實施例1

本實施例的可生物降解的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料的制備方法，其包括以下步驟：

(1)、將脫膠后的蠶絲織物、黃麻針刺非織造布和PBS顆粒烘干備用，烘干溫度為80℃，烘干時長為6h。

(2)、將20gPBS顆粒置于聚四氟乙烯膜之間，并置于平板硫化機上熱壓成PBS薄膜，熱壓溫度為150℃，熱壓時長為2min，熱壓壓力為10MPa。

(3)、將兩層蠶絲織物、黃麻針刺非織造布和五層PBS薄膜剪裁為150mm×150mm的尺寸，交叉平行鋪疊，復合材料中的纖維增強體由下至上依次包括第一蠶絲層、第二黃麻纖維層、第二蠶絲層和第二黃麻纖維層，每層纖維增強體與PBS膜相鄰，用聚四氟乙烯膜包裹后，置于模具(150mm×150mm)中并放在平板硫化機上熱壓，熱壓溫度為140℃，熱壓時長為10min，熱壓壓力為10MPa。

(4)、熱壓完成后，待模具自然冷卻后，從模具中取出復合材料。

對比例1

本實施例的可生物降解的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料的制備方法，其包括以下步驟：

(1)、將脫膠后的蠶絲織物、黃麻針刺非織造布和PBS顆粒烘干備用，烘干溫度為80℃，烘干時長為6h。

(2)、將20gPBS顆粒置于聚四氟乙烯膜之間，并置于平板硫化機上熱壓成PBS薄膜，熱壓溫度為150℃，熱壓時長為2min，熱壓壓力為10MPa。

(3)、將兩層蠶絲織物、黃麻針刺非織造布和五層PBS薄膜剪裁為150mm×150mm的尺寸，交叉平行鋪疊，復合材料中的纖維增強體由下至上依次包括第一蠶絲層、第二蠶絲層、第一黃麻纖維層和第二黃麻纖維層，每層纖維增強體與PBS膜相鄰，用聚四氟乙烯膜包裹后，置于模具(150mm×150mm)中并放在平板硫化機上熱壓，熱壓溫度為140℃，熱壓時長為10min，熱壓壓力為10MPa。

(4)、熱壓完成后，待模具自然冷卻后，從模具中取出復合材料。

對比例2

本實施例的可生物降解的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料的制備方法，其包括以下步驟：

(1)、將脫膠后的蠶絲織物、黃麻針刺非織造布和PBS顆粒烘干備用，烘干溫度為80℃，烘干時長為6h。

(2)、將20gPBS顆粒置于聚四氟乙烯膜之間，并置于平板硫化機上熱壓成PBS薄膜，熱壓溫度為150℃，熱壓時長為2min，熱壓壓力為10MPa。

(3)、將兩層蠶絲織物、黃麻針刺非織造布和五層PBS薄膜剪裁為150mm×150mm的尺寸，交叉平行鋪疊，復合材料中的纖維增強體由下至上依次包括第一蠶絲層、第一黃麻纖維層、第二黃麻纖維層和第二蠶絲層，每層纖維增強體與PBS膜相鄰，用聚四氟乙烯膜包裹后，置于模具(150mm×150mm)中并放在平板硫化機上熱壓，熱壓溫度為140℃，熱壓時長為10min，熱壓壓力為10MPa。

(4)、熱壓完成后，待模具自然冷卻后，從模具中取出復合材料。

對比例3

本實施例的可生物降解的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料的制備方法，其包括以下步驟：

(1)、將脫膠后的蠶絲織物、黃麻針刺非織造布和PBS顆粒烘干備用，烘干溫度為80℃，烘干時長為6h。

(2)、將20gPBS顆粒置于聚四氟乙烯膜之間，并置于平板硫化機上熱壓成PBS薄膜，熱壓溫度為150℃，熱壓時長為2min，熱壓壓力為10MPa。

(3)、將兩層蠶絲織物、黃麻針刺非織造布和五層PBS薄膜剪裁為150mm×150mm的尺寸，交叉平行鋪疊，復合材料中的纖維增強體由下至上依次包括第一黃麻纖維層、第一蠶絲層、第二蠶絲層和第二黃麻纖維層，每層纖維增強體與PBS膜相鄰，用聚四氟乙烯膜包裹后，置于模具(150mm×150mm)中并放在平板硫化機上熱壓，熱壓溫度為140℃，熱壓時長為10min，熱壓壓力為10MPa。

(4)、熱壓完成后，待模具自然冷卻后，從模具中取出復合材料。

對比例4

本實施例的可生物降解的黃麻增強PBS復合材料的制備方法，其包括以下步驟：

(1)、將黃麻針刺非織造布和PBS顆粒烘干備用，烘干溫度為80℃，烘干時長為6h。

(2)、將20gPBS顆粒置于聚四氟乙烯膜之間，并置于平板硫化機上熱壓成PBS薄膜，熱壓溫度為150℃，熱壓時長為2min，熱壓壓力為10MPa。

(3)、將四層黃麻針刺非織造布和五層PBS薄膜剪裁為150mm×150mm的尺寸，交叉平行鋪疊，每層黃麻針刺非織造布與PBS膜相鄰，用聚四氟乙烯膜包裹后，置于模具(150mm×150mm)中并放在平板硫化機上熱壓，熱壓溫度為140℃，熱壓時長為10min，熱壓壓力為10MPa。

(4)、熱壓完成后，待模具自然冷卻后，從模具中取出復合材料。

測試例

將實施例1-5制備的復合材料根據(jù)標準GB/T1043.1-2008進行沖擊性能測試，測試結(jié)果見下表1：

表1 復合材料沖擊性能測試結(jié)果

  

由測試結(jié)果可知，實施例1所制備的蠶絲層間混雜黃麻纖維增強PBS復合材料具有最優(yōu)異的抗沖擊性能，與對比例1-4中所制備的4層黃麻增強PBS復合材料相比，沖擊強度提高了60.06％，這表明本發(fā)明所制備的一種可生物降解的蠶絲/黃麻增強PBS復合材料顯著提高了黃麻及其復合材料的沖擊性能，同時也說明，本發(fā)明實施例提供的黃麻針刺非織造布和蠶絲織物層的設置具有特異性，可以顯著的增強復合材料的沖擊性能。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。

 

摘自國家發(fā)明專利，發(fā)明人：王萍，鄒婷，鮮孟森，張巖，李媛媛，申請?zhí)枺?/font>202310448539.2，申請日2023.04.24。