CN108819378A - 一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体为：回收废旧牛仔服进行开松，除杂，梳理成单纤维状，经罗拉梳理机进一步梳理成均匀的薄网，将薄网按交叉折叠铺网的方式形成一定重量的纤维薄膜，采用非织造针刺工艺，反复均匀对纤维薄膜进行针刺，形成牛仔纤维针刺毡，最后进行复合固化，制得废旧牛仔纤维针刺毡及其增强复合材料。本发明的方法制备的复合材料力学性能均匀，层间力学性能高，为废旧纺织复合材料的制造提供新方法，同时，利用废旧牛仔布作为原料，减少资源的浪费，避免填埋和燃烧对环境的污染。

Description

一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法
技术领域
本发明属于纤维增强复合材料技术领域，涉及一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法。
背景技术
目前全球每年产生4000多万吨废旧纺织品，其中中国每年约产生2000万吨。而且随着人们生活水平的提高，对衣服的消费量在不断增加，相应的废旧纺织品的数量也在持续增加，而在所有废旧纺织品中，棉纤维废旧纺织品占到了15％左右。这些棉纤维有的用来和其它化纤混纺织造服装，比如涤棉混纺产品，有一部分直接用来做纯棉产品，如我们几乎每个人都拥有至少一两条的牛仔裤，大都数是机织斜纹布料，其成分几乎100％是棉纤维。随着人们的审美风格的多样化，牛仔服更替周期越来越短，大量的废旧牛仔服被淘汰下来。这些废旧纺织品理论上97％可以被回收利用，但实际上回收利用的废旧牛仔服比例很低，就连非常注重环境保护的欧美国家回收利用率也不到25％。目前的废旧纺织品的处理手段主要还是焚烧或者掩埋。焚烧会产生大量有毒气体，污染大气环境，掩埋会让牛仔布上的染料和化学物质释放到土壤里，造成土壤污染进而造成水污染。
由于资源短缺和环境的恶化，人们逐渐意识到对资源的有效利用和保护环境对当前经济社会可持续发展的重大意义。因此，世界各地都加大了对废旧牛仔布的回收利用。废旧纺织品的回收方式有化学回收和机械回收两大类。化学回收要考虑纺织品上染料的问题，而机械回收比化学回收拥有更低的成本。在复合材料中增强材料的机械性能比纤维的颜色和外观更重要。现在牛仔服的更替时间短，废旧牛仔服中纤维强度降低的并不多，因此一些研究者致力于将废旧牛仔服加工成纤维产品作为复合材料的增强体。目前用废旧牛仔布增强复合材料的方法大多数是采用废旧牛仔布直接手糊成型或者热压成型。然而，目前的时尚牛仔裤大多数经过仿旧处理，很多年轻人穿的牛仔裤有很多孔洞，很难直接剪切用作复合材料的增强体料。此外，牛仔布的面密度非常高，树脂在其中的流动性受阻，很难利用树脂传递模塑工艺(RTM)或者真空袋成型工艺生产复合材料。因此，一些学者或者企业将牛仔布加工成纤维状来增强复合材料。这一方法解决了上述直接用牛仔布增强复合材料的问题，但目前主要采用手工铺放牛仔纤维的办法来增强复合材料，因为手工很难铺放均匀，这就造成了复合材料力学性能差异较大，无法作为结构件使用。
在纺织品加工技术中，非织造加工工艺需要的原料正是短切纤维，而且非织造加工工艺可以将纤维进行梳理成为非常均匀的纤维网，再经过针刺处理便可以形成针刺毡。针刺毡相对手工铺设的纤维增强体，除了纤维分散均匀的优势外，还有以下优点:①通过针刺，纤维网具有一定的强度、密度，能够抵抗卷绕及复合过程中所受的强力而不会产生变形。②通过刺针对纤维网的反复针刺，产生了成千上万个垂直纤维簇，从而增加了针刺毡的透气性,这有利于树脂的流动，同时也增强了复合材料的层间性能。③通过针刺作用,纤维网中的纤维与纤维之间产生纠缠，相互约束，提高增强体力学性能。因此，本发明采用非织造布的生产工艺将牛仔布纤维针刺成毡，然后用针刺毡增强树脂制备废旧牛仔纤维增强复合材料。废旧牛仔纤维复合材料拥有天然棉纤维特有的低密度和高比强度特点，因此用其增强的复合材料可以广泛应用在汽车、建筑等多个领域，具有广阔的发展前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，解决现有技术中，直接通过废旧牛仔纤维制备的增强复合材料力学性能不均匀、力学性能较低的问题，同时提高了废旧牛仔衣物的利用率。
本发明所采用的技术方案是，一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜进行反复针刺进行加固，得到厚度为1-4mm，抱合力为5N-13N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用真空辅助树脂传递模塑工艺、手糊成型工艺、热压工艺、真空袋成型工艺或热压罐成型工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料。
本发明的特点还在于，
步骤4中针刺密度为1-15刺/cm2。
步骤5中真空辅助树脂传递模塑工艺的具体步骤为：使用树脂组合料对叠层好的针刺毡块进行真空注胶，将注胶完成后的针刺毡块放入烘箱内，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强的复合材料。
步骤5中手糊成型工艺的具体步骤为：先在模具上均匀刷一层树脂组合料，然后铺一层针刺毡块，重复刷环氧树脂组合料和铺针刺毡块的过程直到达到设计的厚度，在最上层的针刺毡块表面均匀刷一层环氧树脂组合料，最后将铺好的针刺毡块放在热压机上，在0.3-0.6MPa的压力下，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强的复合材料。
步骤5中热压工艺的具体步骤为：先在模具上涂一层脱模剂，根据设计厚度的要求，将需要的每一块针刺毡块正反面均均匀刷一层树脂组合料，在将刷好环氧树脂组合料的针刺毡块进行叠层后放入预热的模具内，施加3MPa-9MPa的高压使环氧树脂组合料填充模腔，再将针刺毡块放置在热压机上，加压到0.3-0.6MPa，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强的复合材料。
步骤5中真空袋成型工艺的具体步骤为：根据设计厚度的要求，将需要的每一块针刺毡块正反面均均匀刷一层树脂组合料，将刷好树脂组合料的针刺毡块进行叠层后，加盖一层橡胶膜，使叠层后的针刺毡块密封在橡胶膜内，并将橡胶膜内抽真空，然后将叠层后的针刺毡块放入热压罐或者在热压机上，加压到0.3-0.6MPa，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强的复合材料。
步骤5中热压罐成型工艺的具体步骤为：将手工铺叠好的针刺毡块正反两面刷上树脂组合料，达到所需要的厚度，然后用真空袋密封放入热压罐中，施加30℃的温度和0.2-2.5Mpa压力，使针刺毡块浸透在树脂组合料中0.5-1h后，在0.3MPa的压力下，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强的复合材料。
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.8-0.85，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.005-0.01。
本发明的有益效果是，一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，与现有技术相比，摒弃了传统将废旧牛仔布或者加工成的废旧牛仔纤维手工铺设增强复合材料的思路，采用一种快速成型针刺加固结构复合材料的增强体—废旧牛仔纤维针刺毡，并采用真空辅助树脂传递模塑工艺或、手糊成型工艺、热压工艺、真空袋成型工艺、热压罐成型工艺中的任何一种进行复合固化制造结构复合材料。该种针刺毡增强复合材料力学性能均匀，层间力学性能高，为废旧纺织复合材料的制造提供新方法；而且选用废旧的牛仔布经前工序的处理作为增强材料，目的是减少资源的浪费，避免填埋和燃烧对环境的污染；此外，废旧牛仔布的成分大多数是棉纤维，属于天然纤维，自身优异的转曲结构使得纤维之间的抱合力大；而且采用针刺加固纤网，目的是也让纤网薄膜之间的缠结力更强，层间力学性能更好；另采用不同的针刺密度，使纤网在单位面积上得到不同厚度且强力不同的非织造布。让这种针刺加固结构复合材料可最大限度发挥废旧牛仔布的价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以1-15刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为1-4mm，抱合力为5N-13N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用真空辅助树脂传递模塑工艺、手糊成型工艺、热压工艺、真空袋成型工艺或热压罐成型工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.8-0.85，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.005-0.01。
真空辅助树脂传递模塑工艺的具体步骤为：使用树脂组合料对叠层好的针刺毡块进行真空注胶，将注胶完成后的针刺毡块放入烘箱内，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
手糊成型工艺的具体步骤为：先在模具上均匀刷一层树脂组合料，然后铺一层针刺毡块，重复刷环氧树脂组合料和铺针刺毡块的过程直到达到设计的厚度，在最上层的针刺毡块表面均匀刷一层环氧树脂组合料，最后将铺好的针刺毡块放在热压机上，在0.3-0.6MPa的压力下，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
热压工艺的具体步骤为：先在模具上涂一层脱模剂，根据设计厚度的要求，将需要的每一块针刺毡块正反面均均匀刷一层树脂组合料，在将刷好环氧树脂组合料的针刺毡块进行叠层后放入预热的模具内，施加3MPa-9MPa的高压使环氧树脂组合料填充模腔，再将针刺毡块放置在热压机上，加压到0.3-0.6MPa，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
真空袋成型工艺的具体步骤为：根据设计厚度的要求，将需要的每一块针刺毡块正反面均均匀刷一层树脂组合料，将刷好树脂组合料的针刺毡块进行叠层后，加盖一层橡胶膜，使叠层后的针刺毡块密封在橡胶膜内，并将橡胶膜内抽真空，然后将叠层后的针刺毡块放入热压罐或者在热压机上，加压到0.3-0.6MPa，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
热压罐成型工艺的具体步骤为：将手工铺叠好的针刺毡块正反两面刷上树脂组合料，达到所需要的厚度，然后用真空袋密封放入热压罐中，施加30℃的温度和0.2-2.5Mpa压力，使针刺毡块浸透在树脂组合料中0.5-1h后，在0.3MPa的压力下，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
树脂组合料中树脂的可选择范围非常广，只要树脂的固化温度低于棉纤维的起始分解温度240℃都可以被使用。
实施例1
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以5刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为4mm，抱合力为5N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用真空辅助树脂传递模塑工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.85，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.01。
真空辅助树脂传递模塑工艺的具体步骤为：先将针刺毡块叠层到8mm的厚度，使用树脂组合料对叠层好的针刺毡块进行真空注胶，将注胶完成后的针刺毡块放入烘箱内，先在90℃固化2h，接着升温到110℃固化2h，最后升温到135℃固化6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
实施例2
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以1刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为3mm，抱合力为13N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用真空辅助树脂传递模塑工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.8，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.005。
真空辅助树脂传递模塑工艺的具体步骤为：先将针刺毡块叠层到8mm的厚度，使用树脂组合料对叠层好的针刺毡块进行真空注胶，将注胶完成后的针刺毡块放入烘箱内，先在95℃固化1h，接着升温到120℃固化1h，最后升温到140℃固化5h，制得牛仔纤维增强复合材料。
实施例3
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以15刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为1mm，抱合力为7N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用真空辅助树脂传递模塑工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.83，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.008。
真空辅助树脂传递模塑工艺的具体步骤为：先将针刺毡块叠层到8mm的厚度，使用树脂组合料对叠层好的针刺毡块进行真空注胶，将注胶完成后的针刺毡块放入烘箱内，先在92℃固化1.5h，接着升温到115℃固化1.5h，最后升温到138℃固化5.5h，制得牛仔纤维增强复合材料。
实施例4
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以7刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为4mm，抱合力为8N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用手糊成型工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.83，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.005。
手糊成型工艺的具体步骤为：先在模具上均匀刷一层树脂组合料，然后铺一层针刺毡块，重复刷环氧树脂组合料和铺针刺毡块的过程直到达到8mm的厚度，在最上层的针刺毡块表面均匀刷一层环氧树脂组合料，最后将铺好的针刺毡块放在热压机上，在0.3MPa的压力下，先在90℃固化2h，接着升温到110℃固化2h，最后升温到135℃固化6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
实施例5
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以15刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为1mm，抱合力为13N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用手糊成型工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.85，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.005。
手糊成型工艺的具体步骤为：先在模具上均匀刷一层树脂组合料，然后铺一层针刺毡块，重复刷环氧树脂组合料和铺针刺毡块的过程直到达到8mm的厚度，在最上层的针刺毡块表面均匀刷一层环氧树脂组合料，最后将铺好的针刺毡块放在热压机上，在0.6MPa的压力下，先在95℃固化1h，接着升温到120℃固化1h，最后升温到140℃固化5h，制得牛仔纤维增强复合材料。
实施例6
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以1刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为2mm，抱合力为5N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用手糊成型工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.8，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.01。
手糊成型工艺的具体步骤为：先在模具上均匀刷一层树脂组合料，然后铺一层针刺毡块，重复刷环氧树脂组合料和铺针刺毡块的过程直到达到8mm的厚度，在最上层的针刺毡块表面均匀刷一层环氧树脂组合料，最后将铺好的针刺毡块放在热压机上，在0.5MPa的压力下，先在92℃固化1.2h，接着升温到118℃固化1.5h，最后升温到137℃固化5.6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
实施例7
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以15刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为1mm，抱合力为13N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用热压工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.85，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.005。
热压工艺的具体步骤为：先在模具上涂一层脱模剂，预成型的牛仔纤维针刺毡增强的复合材料的厚度为8mm，将需要的每一块针刺毡块正反面均均匀刷一层树脂组合料，在将刷好环氧树脂组合料的针刺毡块进行叠层后放入预热的模具内，施加3MPa的高压使环氧树脂组合料填充模腔，再将针刺毡块放置在热压机上，加压到0.3MPa，先在90℃固化2h，接着升温到110℃固化2h，最后升温到135℃固化6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
实施例8
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以1刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为4mm，抱合力为5N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用热压工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.8，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.01。
热压工艺的具体步骤为：先在模具上涂一层脱模剂，预成型的牛仔纤维针刺毡增强的复合材料的厚度为8mm，将需要的每一块针刺毡块正反面均均匀刷一层树脂组合料，在将刷好环氧树脂组合料的针刺毡块进行叠层后放入预热的模具内，施加6MPa的高压使环氧树脂组合料填充模腔，再将针刺毡块放置在热压机上，加压到0.6MPa，先在95℃固化1.2h，接着升温到115℃固化1.5h，最后升温到140℃固化5h，制得牛仔纤维增强复合材料。
实施例9
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以8刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为2mm，抱合力为8N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用热压工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.85，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.005。
热压工艺的具体步骤为：先在模具上涂一层脱模剂，预成型的牛仔纤维针刺毡增强的复合材料的厚度为8mm，将需要的每一块针刺毡块正反面均均匀刷一层树脂组合料，在将刷好环氧树脂组合料的针刺毡块进行叠层后放入预热的模具内，施加9MPa的高压使环氧树脂组合料填充模腔，再将针刺毡块放置在热压机上，加压到0.5MPa，先在93℃固化2h，接着升温到120℃固化1h，最后升温到139℃固化5.8h，制得牛仔纤维增强的复合材料。
实施例10
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以1刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为1mm，抱合力为5N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用真空袋成型工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.8，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.005。
真空袋成型工艺的具体步骤为：预成型的牛仔纤维针刺毡增强的复合材料的厚度为8mm，将需要的每一块针刺毡块正反面均均匀刷一层树脂组合料，将刷好树脂组合料的针刺毡块进行叠层后，加盖一层橡胶膜，使叠层后的针刺毡块密封在橡胶膜内，并将橡胶膜内抽真空，然后将叠层后的针刺毡块放入热压罐或者在热压机上，加压到0.3MPa，先在90℃固化2h，接着升温到110℃固化2h，最后升温到135℃固化6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
实施例11
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以8刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为2mm，抱合力为8N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用真空袋成型工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.85，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.005。
真空袋成型工艺的具体步骤为：预成型的牛仔纤维针刺毡增强的复合材料的厚度为8mm，将需要的每一块针刺毡块正反面均均匀刷一层树脂组合料，将刷好树脂组合料的针刺毡块进行叠层后，加盖一层橡胶膜，使叠层后的针刺毡块密封在橡胶膜内，并将橡胶膜内抽真空，然后将叠层后的针刺毡块放入热压罐或者在热压机上，加压到0.6MPa，先在92℃固化1.2h，接着升温到112℃固化1.2h，最后升温到138℃固化5.8h，制得牛仔纤维增强复合材料。
实施例12
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以15刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为4mm，抱合力为13N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用真空袋成型工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.82，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.01。
真空袋成型工艺的具体步骤为：预成型的牛仔纤维针刺毡增强的复合材料的厚度为8mm，将需要的每一块针刺毡块正反面均均匀刷一层树脂组合料，将刷好树脂组合料的针刺毡块进行叠层后，加盖一层橡胶膜，使叠层后的针刺毡块密封在橡胶膜内，并将橡胶膜内抽真空，然后将叠层后的针刺毡块放入热压罐或者在热压机上，加压到0.4MPa，先在95℃固化1h，接着升温到120℃固化1h，最后升温到140℃固化5h，制得牛仔纤维增强复合材料。
实施例13
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以15刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为4mm，抱合力为13N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用热压罐成型工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.82，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.01。
热压罐成型工艺的具体步骤为：将手工铺叠好的针刺毡块正反两面刷上树脂组合料，达到所需要的厚度，然后用真空袋密封放入热压罐中，施加30℃的温度和0.2Mpa压力，使针刺毡块浸透在树脂组合料中0.5h后，在0.3MPa的压力下，先在90℃固化2h，接着升温到110℃固化1h，最后升温到135℃固化6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
实施例14
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以8刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为3mm，抱合力为7N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用热压罐成型工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.85，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.01。
热压罐成型工艺的具体步骤为：将手工铺叠好的针刺毡块正反两面刷上树脂组合料，达到所需要的厚度，然后用真空袋密封放入热压罐中，施加30℃的温度和2.5Mpa压力，使针刺毡块浸透在树脂组合料中0.8h后，在0.3MPa的压力下，先在95℃固化1h，接着升温到120℃固化1h，最后升温到140℃固化6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
实施例15
一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜以1刺/cm2的密度进行针刺加固，得到厚度为1mm，抱合力为5N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同针刺毡块，使用热压罐成型工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料；
其中，树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成，树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.8，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.005。
热压罐成型工艺的具体步骤为：将手工铺叠好的针刺毡块正反两面刷上树脂组合料，达到所需要的厚度，然后用真空袋密封放入热压罐中，施加30℃的温度和2.0Mpa压力，使针刺毡块浸透在树脂组合料中1h后，在0.3MPa的压力下，先在94℃固化1.2h，接着升温到118℃固化1.2h，最后升温到136℃固化5.5h，制得牛仔纤维增强复合材料。
本发明一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，摒弃了传统将废旧牛仔布或者加工成的废旧牛仔纤维手工铺设增强复合材料的思路，采用一种快速成型针刺加固结构复合材料的增强体—废旧牛仔纤维针刺毡，并采用真空辅助树脂传递模塑工艺或、手糊成型工艺、热压工艺、真空袋成型工艺、热压罐成型工艺中的任何一种进行复合固化制造结构复合材料。该种针刺毡增强复合材料力学性能均匀，层间力学性能高，为废旧纺织复合材料的制造提供新方法；而且选用废旧的牛仔布经前工序的处理作为增强材料，目的是减少资源的浪费，避免填埋和燃烧对环境的污染；此外，废旧牛仔布的成分大多数是棉纤维，属于天然纤维，自身优异的转曲结构使得纤维之间的抱合力大；而且采用针刺加固纤网，目的是也让纤网薄膜之间的缠结力更强，层间力学性能更好；另采用不同的针刺密度，使纤网在单位面积上得到不同厚度且强力不同的非织造布。让这种针刺加固结构复合材料可最大限度发挥废旧牛仔布的价值。

Claims (9)

1.一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1、去除废旧牛仔布上的装饰品，将牛仔布铺平利用开布机使其开松成纤维絮；
步骤2、将纤维絮喂入梳理机中，经锡林、道夫、工作辊和剥取辊对纤维絮进行除杂、混合，最终均匀成薄网；
步骤3、利用交叉折叠铺网机将薄网制成纤维薄膜；
步骤4、对纤维薄膜进行反复针刺进行加固，得到厚度为1-4mm，抱合力为5N-13N的牛仔纤维针刺毡；
步骤5、将步骤4中得到的牛仔纤维针刺毡裁剪成若干块尺寸相同的针刺毡块，使用真空辅助树脂传递模塑工艺、手糊成型工艺、热压工艺、真空袋成型工艺或热压罐成型工艺将针刺毡块与树脂组合料进行复合固化，制得牛仔纤维增强复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，其特征在于，所述步骤4中针刺的密度为1-15刺/cm2。
3.根据权利要求1所述的一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，其特征在于，所述步骤5中真空辅助树脂传递模塑工艺的具体步骤为：使用树脂组合料对叠层好的针刺毡块进行真空注胶，将注胶完成后的针刺毡块放入烘箱内，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
4.根据权利要求1所述的一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，其特征在于，所述步骤5中手糊成型工艺的具体步骤为：先在模具上均匀刷一层树脂组合料，然后铺一层针刺毡块，重复刷环氧树脂组合料和铺针刺毡块的过程直到达到设计的厚度，在最上层的针刺毡块表面均匀刷一层环氧树脂组合料，最后将铺好的针刺毡块放在热压机上，在0.3-0.6MPa的压力下，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，其特征在于，所述步骤5中热压工艺的具体步骤为：先在模具上涂一层脱模剂，根据设计厚度的要求，将需要的每一块针刺毡块正反面均均匀刷一层树脂组合料，在将刷好环氧树脂组合料的针刺毡块进行叠层后放入预热的模具内，施加3-9MPa的压力使环氧树脂组合料填充模腔，再将针刺毡块放置在热压机上，在0.3MPa-0.6MPa的压力下，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
6.根据权利要求1所述的一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，其特征在于，所述步骤5中真空袋成型工艺的具体步骤为：根据设计厚度的要求，将需要的每一块针刺毡块正反面均均匀刷一层树脂组合料，将刷好树脂组合料的针刺毡块进行叠层后，加盖一层橡胶膜，使叠层后的针刺毡块密封在橡胶膜内，并将橡胶膜内抽真空，然后将叠层后的针刺毡块放入热压罐或者在热压机上，在0.3-0.6MPa的压力下，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
7.根据权利要求1所述的一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，其特征在于，所述步骤5中热压罐成型工艺的具体步骤为：将手工铺叠好的针刺毡块正反两面刷上树脂组合料，达到所需要的厚度，然后用真空袋密封放入热压罐中，施加30℃的温度和0.2-2.5Mpa压力，使针刺毡块浸透在树脂组合料中0.5-1h后，在0.3MPa的压力下，先在90-95℃固化1-2h，接着升温到110-120℃固化1-2h，最后升温到135-140℃固化5-6h，制得牛仔纤维增强复合材料。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，其特征在于，所述树脂组合料由环氧树脂、甲基四氨苯酐和二甲基苄氨混合组成。
9.根据权利要求8所述的一种利用牛仔布制备牛仔纤维增强复合材料的方法，其特征在于，所述树脂组合料中环氧树脂与甲基四氨苯酐的质量比为1:0.8-0.85，环氧树脂与二甲基苄氨的质量比为1:0.005-0.01。
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