CN108582908B - 一种含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板，包括：第一面板；第二面板，其与所述第一面板平行设置；中间层，其为骨架结构，该复合板由于采用了芯层加强的方式，同样质量的情况下，其面外刚度更好。该复合材料在受到小变形时可以自动恢复，具有一定的弹性，而发生大变形时，会发生韧性断裂，吸能性好，安全性好，还公开了一种含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板制备方法。

Description

一种含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型材料板，尤其涉及一种含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板和一种含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板的制备方法。
背景技术
随着环境污染越来越引起人们的重视，以及在汽车轻量化发展的趋势下，人们迫切的需求一些新型材料来代替传统的塑料和钢材等，于是绿色的复合材料出现在人们的视野中，纤维复合材料具有比强度高，环保等优点，一度受到人们的好评，用纤维复合板代替原有的塑料和钢材已经是大势所趋，然而随着人们对生活质量的追求逐年提高，功能过于单一的复合板已经很难满足人们的要求。
实用新型内容
本发明设计开发了一种含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板，该复合板采用了芯层加强的方式，具有更好的面外刚度，并具有一定弹性，安全性好。
本发明还设计开发了一种含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板的制备方法，此方法绿色环保，并且满足了生产的需求。
本发明提供的技术方案为：
一种含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板，包括：
第一面板；
第二面板，其与所述第一面板平行设置，所述第一面板和所述第二面板径向投影的形状相同；
中间层，其设置在所述第一面板和所述第二面板之间，其材质为具有间隙的多孔竹纤维，并采用聚己内脂填充所述间隙。
优选的是，所述第一面板和第二面板为下述材料中的一种或两种；所述材料为麻纤维复合板，竹纤维复合板，碳纤维复合板，芳纶纤维复合板，玄武岩纤维复合板以及玻璃纤维复合板。
优选的是，所述第一面板和所述第二面板表面喷涂有阻燃剂，所述阻燃剂包括磷酸三对甲酚。
优选的是，所述第一面板厚度为2-6mm。
优选的是，所述第二面板的厚度计算公式为：
D2＝0.02D1 2+0.11D1+0.83
其中，D1为第一面板厚度，D2为第二面板厚度。
优选的是，所述中间层厚度为：
其中，Bcv为中间层厚度，Ecv为中间层的目标弹性模量，E1为第一面板的弹性模量，E2为第二面板的弹性模量，ρu为多孔竹纤维的密度；ρα为聚己内脂密度；g为重力加速度，ν为泊松系数，D1为第一面板厚度，D2为第二面板厚度。
一种含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板制备方法，包括：
步骤一、在竹炭纤维复合板上铺设经开松的竹纤维毡；
步骤二、在竹纤维上喷洒聚己内酯，得到芯层；所述的聚己内酯采用硬质聚己内酯发泡材料；其中，所述竹纤维和所述聚己内酯的质量比为1:1；
步骤三、在所述芯层上面铺设一层竹纤维复合板；
步骤四、在温度为120℃～140℃，压力为0.5～5MPa的条件下热压30～100s成型；
步骤五、喷洒艾蒿浓缩液，得到含有艾蒿的竹纤维增强聚己内酯复合板。
优选的是，所述艾蒿浓缩液的提取过程，包括：
步骤一：取艾蒿叶清洗干净，干燥，并研磨成粉末；
步骤二：在恒温烧杯中加入两粒沸石，并加入萃取剂；
步骤三：将所述步骤二溶液倒入装有艾蒿叶粉末的提取筒中；其中，提取筒内放置过滤装置；
步骤四：准备索氏提取器，清洗干净之后干燥，在提取筒和烧杯之间安放好索氏提取装置，进行回流提取，当提取筒内颜色变得很浅时，停止加热冷却提取液；
其中，艾蒿叶、沸石和萃取液的用量比为：10g:5g:300ml。
优选的是，所述竹炭纤维复合板的制作过程，包括：
步骤一、将竹材加热到450℃～550℃碳化，然后再度将碳化物加热到800～900℃，持续处理；
步骤二、对经所述步骤一两种热处理的竹炭进行喷雾处理，竹炭急剧冷却消火；
步骤三、将所述步骤二中的竹炭粉碎，制作成纳米级的竹炭粉；
步骤四、将竹炭粉掺入涤纶或粘胶等原浆中并加以搅拌，使其均匀分散在原浆中；
步骤五、纺丝成竹纤维，压制成竹纤维板。
本发明的有益效果
该复合板由于采用了芯层加强的方式，同样质量的情况下，其面外刚度更好，该复合材料在受到小变形时可以自动恢复，具有一定的弹性，而发生大变形时，会发生韧性断裂，吸能效果好，因此具有一定的安全性。
附图说明
图1为本发明所述的竹纤维增强聚己内酯复合板的结构示意图。
图2为本发明所述的复合板的力-形变曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供的含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板，包括：第一面板110、中间层120和第二面板130。
其中，第一面板110和第二面板130的材质为麻纤维复合板，竹纤维复合板，碳纤维复合板，芳纶纤维复合板，玄武岩纤维复合板，和玻璃纤维复合板其中的1-2种；中间层120由竹纤维作为骨架，骨架的间隙填充发泡聚己内脂，作为一种优选，第一面板110和第二面板120的厚度为2-6mm。
作为一种优选，本发明中上述的竹纤维复合板和竹纤维复合毡为由质量为50％的竹纤维和50％的聚己内酯复合而成的。
如图2所示，中间层120为骨架结构，位于第一面板110和第二面板130之间，中间层120的材质为具有间隙的多孔竹纤维，并采用聚己内脂填充间隙。
通过上述骨架结构的设计，增强了骨架结构使竹纤维增强聚己内酯复合板硬度更强，作为一种优选中间层骨架结构的材质为多孔的竹纤维，骨架的间隙采用和聚己内脂填充，为增强复合板的韧性，聚己内脂经过发泡处理。
作为一种优选，根据第一面板厚度，计算第二面板的厚度，第二面板的厚度计算公式为：
D2＝0.02D1 2+0.11D1+0.83
其中，D1为第一面板厚度，D2为第二面板厚度，经过试验第一面板厚度优选为3mm。
根据第一面板和第二面板厚度，推算中间层厚度为：
其中，Bcv为中间层厚度，其单位为mm，Ecv为中间层的目标弹性模量，其取值为26GPa；E1为第一面板的弹性模量，其单位为N/mm2；E2为第二面板的弹性模量，其单位为N/mm2，ρu为多孔竹纤维的密度，其单位为kg/mm3；ρα为聚己内脂密度，其单位为kg/mm3；g为重力加速度，其取值为N/kg，ν为泊松系数，取值为0.26，D1为第一面板厚度，其单位为mm，D2为第二面板厚度，其单位为mm。
在另一实施例中，面板竹层中喷洒含有艾蒿有效成分的浓缩液，该复合板环保性能好，绿色无污染，不会散发有毒气体反而内含竹纤维有着一定的吸附作用，另外内有艾蒿的浓缩液，也会散发出艾蒿的味道，让人身心愉悦。可以广泛运用于汽车，船体，飞行器，建筑，家具，高铁，包装，电压容器等。
一种含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板制备方法，包括：
步骤一、先在竹炭纤维复合板上铺设经开松的竹纤维毡；
步骤二、在竹纤维上喷洒聚己内酯，得到芯层；所述的聚己内酯采用硬质聚己内酯发泡材料，竹纤维和聚己内酯的质量比为：竹纤维50％，聚己内酯50％；
步骤三、在芯层上面铺设一层竹纤维复合板；
步骤四、在120℃～140℃，0.5～5MPa压力热压30～100s成型；
步骤五、喷洒艾蒿浓缩液，得到含有艾蒿竹纤维增强聚己内酯复合板。
艾蒿浓缩液的提取过程，包括：
步骤一：取艾蒿叶清洗干净，干燥，并研磨成粉末；
步骤二：在恒温烧杯中加入两粒沸石，并加入萃取剂；
步骤三：将步骤二溶液倒入装有艾蒿叶粉末的提取筒中，其中，提取筒内放置过滤装置；
步骤四：准备索氏提取器，清洗干净之后干燥，在提取筒和烧杯之间安放好索氏提取装置，打开电源，开始回流，当提取筒中回流下的萃取液的液面稍高于索氏提取器的虹吸管顶端时，提取筒中的混合液发生虹吸并且全部流回烧瓶内，然后再次回流，虹吸，虹吸几次后，当提取筒内颜色变得很浅时，就说明提取物大量已经提取出来了，停止加热冷却提取液。
其中，艾蒿叶、沸石和萃取液的质量数比为：10g:5g:300ml。
竹炭纤维复合板的制作过程，包括：
步骤一、将竹材加热到450℃～550℃加以碳化，然后再度将碳化物加热到800～900℃，持续处理；
步骤二、对将上述两种热处理的竹炭进行喷雾处理，竹炭急剧冷却消火；
步骤三、将步骤二中的竹炭粉碎，制作成纳米级的竹炭粉；
步骤四、将竹炭粉掺入涤纶或粘胶等原浆中并加以搅拌，使其均匀分散在原浆中；
步骤五、纺丝成竹纤维，压制成竹纤维板。
如图2所示，实验例，根据上述方法制成复合板，并将复合板切割成边长为50mm的正方形，并根据实验所需的外力特点，由外力值10N作为划分细微形变和较大形变的界限，即形变考虑的形变力范围是在0-10N之间，较大形变所考虑的外力是10N以上，实验的作用力是从0N开始逐渐累加，得到复合板的力-形变曲线图。
采用同样实验条件，对比板也切割成边长为50mm的正方形，由外力值10N作为划分细微形变和较大形变的界限，即形变考虑的形变力范围是在0-10N之间，较大形变所考虑的外力是10N以上，实验的作用力是从0N开始逐渐累加，得到对比板的力-形变曲线图。对比板采用第一面板和第二面板复合而成，第一面板和第二面板厚度相等，对比板厚度与复合板厚度相同。
由图2可见，在相同实验条件下对复合板和对比板施加作用力，可见，复合板在较小力,即0-10N作用力范围内形变量缓慢变化，弹性更好，优于对比板，且在较大力作用下，复合板的断裂力比对比板断裂力要大，为韧性断裂，吸能效果更好。
复合板由于采用了芯层加强的方式，同样质量的情况下，其面外刚度更好。该复合材料在受到小变形时可以自动恢复，具有一定的弹性。而发生大变形时，会发生韧性断裂，吸能效果好，具备安全性。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (3)

1.一种含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板，其特征在于，包括：
第一面板，其度为2-6mm；
第二面板，其与所述第一面板平行设置，所述第一面板和所述第二面板径向投影的形状相同；
中间层，其设置在所述第一面板和所述第二面板之间，其材质为具有间隙的多孔竹纤维，并采用聚己内脂填充所述间隙；
所述第二面板的厚度计算公式为：
D2＝0.02D1 2+0.11D1+0.83
其中，D1为第一面板厚度，D2为第二面板厚度；
所述中间层厚度为：
其中，Bcv为中间层厚度，Ecv为中间层的目标弹性模量，E1为第一面板的弹性模量，E2为第二面板的弹性模量，ρu为多孔竹纤维的密度；ρα为聚己内脂密度；g为重力加速度，ν为泊松系数，D1为第一面板厚度，D2为第二面板厚度；
所述第一面板和第二面板为下述材料中的一种或两种；所述材料为麻纤维复合板，竹纤维复合板，碳纤维复合板，芳纶纤维复合板，玄武岩纤维复合板以及玻璃纤维复合板；
所述竹纤维和所述聚己内酯的质量比为1:1。
2.根据权利要求1所述的含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板，其特征在于，所述第一面板和所述第二面板表面喷涂有阻燃剂，所述阻燃剂包括磷酸三对甲酚。
3.一种制备如权利要求1所述的含有艾蒿的竹纤维增强聚己内脂复合板的方法，其特征在于，包括：
步骤一、在竹炭纤维复合板上铺设经过开松的竹纤维毡；
步骤二、在竹纤维上喷洒聚己内酯，得到芯层；所述的聚己内酯采用硬质聚己内酯发泡材料；其中，所述竹纤维和所述聚己内酯的质量比为1:1；
步骤三、在所述芯层上面铺设一层竹纤维复合板；
步骤四、在温度为120℃～140℃，压力为0.5～5MPa的条件下热压30～100s成型；
步骤五、喷洒艾蒿浓缩液，得到含有艾蒿的竹纤维增强聚己内酯复合板；
所述竹炭纤维复合板的制作过程，包括：
步骤一、将竹材加热到450℃～550℃碳化，然后再度将碳化物加热到800～900℃，持续处理；
步骤二、对经所述步骤一中两种热处理的竹炭进行喷雾处理，竹炭急剧冷却消火；
步骤三、将所述步骤二中的竹炭粉碎，制作成纳米级的竹炭粉；
步骤四、将竹炭粉掺入涤纶或粘胶原浆中并加以搅拌，使其均匀分散在原浆中；
步骤五、纺丝成竹纤维，压制成竹纤维板；
所述艾蒿浓缩液的提取过程，包括：
步骤一：取艾蒿叶清洗干净，干燥，并研磨成粉末；
步骤二：在恒温烧杯中加入两粒沸石，并加入萃取剂；
步骤三：将所述步骤二溶液中倒入装有艾蒿叶粉末的提取筒中；其中，提取筒内放置过滤装置；
步骤四：准备索氏提取器，清洗干净之后干燥，在提取筒和烧杯之间安放好索氏提取装置，进行回流提取，当提取筒内颜色变得很浅时，停止加热冷却提取液；
其中，艾蒿叶、沸石和萃取液的用量比为：10g:5g:300ml。
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