化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料及其制备方法，它由化学纤维与木质纤维构成的复合材料(1)相互编制而成，或者由化学纤维与木质纤维构成的复合材料(1)与化学纤维(2)编制而成，复合材料(1)由木质纤维表面层与预浸树脂化学纤维底层复合后编制而成或者由预浸有树脂玻璃纤维表面层与木质纤维底层复合后编制而成。本发明提供的复合材料，表面层不仅具有天然木质纤维的美观度和质感，能满足高的要求标准，并且复合碳纤维后编制而成，整个复合材料具有优越的拉伸强度，弹性模量，硬度，抗冲击性能，天然的木质纹理等性能，可广泛用于制备电器产品外壳，家具建材等。本发明提供的制备方法，工艺合理，产品合格率高，可实现工业化大生产。

权利要求

1.一种化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料，其特征在于，它由化学纤维与天然木皮复合构成的复合纤维材料(1)相互编制而成，所述的复合纤维材料(1)由天然木皮表面层与预浸有树脂的化学纤维底层复合后编制而成或者由预浸有树脂的玻璃纤维表面层与天然木皮底层复合后编制而成。

2.一种化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料，其特征在于，它由化学纤维与天然木皮构成的复合纤维材料(1)与化学纤维(2)编制而成，所述的复合纤维材料(1)由天然木皮表面层与预浸有树脂的化学纤维底层复合后编制而成或者由预浸有树脂的玻璃纤维表面层与天然木皮底层复合后编制而成。

3.根据权利要求1或2所述的化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料，其特征在于，所述的化学纤维为碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维。

4.一种电器外壳用的复合材料，其特征在于，它包括权利要求1或2所述的复合材料制成的上表面层(3)和位于上表面层(3)下方的化学纤维层(4)和位于化学纤维层(4)下方的由权利要求1或2所述的复合材料制成的下表面层(5)，所述的化学纤维层(4)为碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维层。

5.一种家具建材用的复合材料，其特征在于，它由权利要求1或2所述的复合材料制成的上表面层(6)和上表面层(6)下方的夹芯层(7)和位于夹芯层(7)下方的由复合材料制成的下表面层(8)，所述的夹芯层(7)由泡沫夹心、蜂窝夹心或轻木夹心制成。

6.权利要求4所述的电器外壳用的复合材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：a、首先取化学纤维预浸树脂，然后在预浸树脂的化学纤维的上表面或下表面复合一层天然木皮，然后通过辊压复合的方法得到复合纤维材料(1)；

b、取步骤a制备得到的复合纤维材料(1)相互编制得到编织布，或者将步骤a制备得到的复合纤维材料(1)与化学纤维(2)编制得到编织布；

c、取步骤b制备得到的编织布，相互叠加铺层，中间放入化学纤维层(4)，在成型模具中涂上脱模剂，然后放入成型模具中，加温到80～200℃，加压到5～25mpa，固化成型；

d、脱模，得到产品。

7.根据权利要求6所述的电器外壳用的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤a所述的辊压复合工艺为：在预浸有树脂的化学纤维的上表面或下表面复合一层天然木皮后通过牵引机，1～3m/s速度下牵引通过辊压复合，然后收卷至纸管；所述的树脂和纤维的体积比

20～80：80～20。

8.权利要求5所述的家具建材用的复合材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：a、首先取化学纤维预浸树脂，然后在预浸树脂的化学纤维的上表面或下表面复合一层天然木皮，然后通过辊压复合的方法得到复合纤维材料(1)；

b、取步骤a制备得到的复合纤维材料(1)相互编制得到编织布，或者将步骤a制备得到的复合纤维材料(1)与化学纤维(2)编制得到编织布；

c、取步骤b制备得到的编织布，相互叠加铺层，中间放入由泡沫夹心、蜂窝夹心或轻木夹心制成的夹芯层(7)，在成型模具中涂上脱模剂，然后放入成型模具中，加温到80～

200℃，加压到5～25mpa，固化成型；

d、脱模，得到产品。

9.根据权利要求8所述的家具建材用的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤a所述的辊压复合工艺为：在预浸有树脂的化学纤维的上表面或下表面复合一层天然木皮后通过牵引机，1～3m/s速度下牵引通过辊压复合，然后收卷至纸管；所述的树脂和纤维的体积比

20～80：80～20。

10.根据权利要求8所述的家具建材用的复合材料的制备方法，其特征在于，所述的化学纤维为碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维。

说明书

化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种新型复合材料制品，具体涉及一种化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料及其制备方法和其在制备电器外壳，家具材料、交通工具内饰中的应用。

背景技术

[0002] 现有木制品都是砍伐树木，加工成板，再做成各类木制品，现有木制品主要缺陷有：砍伐树木对环境影响巨大，加工成型步骤繁琐，力学性能差，笨重，成型工艺局限性大，易燃；另外现有表面贴木纹装饰板，在普通木板上面贴上木纹，受潮受热后容易变形，脱落，为保证足够的强度，必须做的很厚，重量增加，成型过程中必须采用切割，装配，复杂繁琐。化学纤维，如碳纤维具有硬度高，抗拉伸性能强，耐热和耐腐蚀性能强等优点，但是单纯的碳纤维制品，色调单一，表面处理困难，且表面常有较多孔针眼，若成品表面在使用过程中产生划痕与磨损不可重新抛光喷涂修复。大大缩短产品使用寿命。导致其产品单一和抗划痕性能差，无可修复性，碳纤维制品表面出现磨损划痕之后若打磨抛光很容易打磨到纤维，化学纤维不具有打磨抛光性，一旦磨损化学纤维整个产品即报废，不能满足轻质、高强、美观、有木纹质感，可复原等复合材料制品要求的产品标准。

[0003] 因此，很有必要在现有技术的基础之上，设计研发一种采用天然木皮与化学纤维复合的纤维材料制成具有天然木皮表面的复合材料制品，以满足各种市场需求。

发明内容

[0004] 发明目的：本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种表面美观度好，具有天然木质纹理，并且具有优异硬度，抗拉伸强度，抗弯曲强度，抗冲击力和抗划痕性强，耐热、阻燃和耐腐蚀性能优，并且重量轻，具有可复原性的化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料。

[0005] 本发明另一个目的是提供一种操作方便，成品率高、生产效率高的化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料制品的制备方法。

[0006] 技术方案：为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：

[0007] 一种化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料，它由化学纤维与天然木皮构成的复合纤维材料相互编制而成，所述的复合纤维材料由天然木皮表面层与预浸有树脂的化学纤维底层复合后编制而成或者由预浸有树脂的玻璃纤维表面层与天然木皮底层复合后编制而成。

[0008] 本发明另一种化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料纤维布，它由化学纤维与天然木皮构成的复合纤维材料与化学纤维编制而成，所述的复合纤维材料由天然木皮表面层与预浸有树脂的化学纤维底层复合后编制而成或者由预浸有树脂的玻璃纤维表面层与天然木皮底层复合后编制而成。

[0009] 作为优选方案，以上所述的化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料纤维布，木纤维方向为90度，和化学纤维编制为0度的编制。

[0010] 作为优选方案，以上所述的化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料，所述的化学纤维为碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维。

[0011] 本发明所述的化学纤维与天然木皮辊压复合的复合纤维材料，厚度可设计为0.1mm～2mm，宽度可根据实际需要设计为1mm～350mm。

[0012] 一种电器外壳用的复合材料制品，它包括复合纤维材料上表面层和位于复合纤维材料上表面层下方的化学纤维层和位于化学纤维层下方的复合纤维材料下表面层，所述的化学纤维层为碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维层。

[0013] 一种家具建材用的复合材料，它由复合纤维材料上表面层和位于复合纤维材料上表面层下方的夹芯层和位于夹芯层下方的复合纤维材料下表面层，所述的夹芯层由泡沫夹心、蜂窝夹心或轻木夹心制成。

[0014] 本发明所述的电器外壳用的复合材料的制备方法，它包括以下步骤：

[0015] a、首先取化学纤维预浸树脂，然后在预浸树脂的化学纤维的上表面或下表面复合一层天然木皮，然后通过辊压复合的方法得到复合纤维材料；

[0016] b、取步骤a制备得到的复合纤维材料(优选采用片梭编织机)相互编制得到编织布，或者将步骤a制备得到的复合纤维材料与化学纤维(优选采用片梭编织机)编制得到编织布；编制过程中，编织布之间呈90度交叉编制，或者复合材料与化学纤维呈90度交叉编制；

[0017] c、取步骤b制备得到的编织布，相互叠加铺层，然后中间放入化学纤维层(化学纤维层与编织布可呈0度或者90度铺设)，在成型模具中涂上脱模剂，然后放入成型模具中，加温到80～200℃，加压到5～25mpa，固化成型；

[0018] d、脱模，得到产品。

[0019] 作为优选方案，以上所述的电器外壳用的复合材料的制备方法，步骤a所述的辊压复合工艺为：在预浸有树脂的化学纤维的上表面或下表面复合一层天然木皮后通过牵引机，牵引(1～3m/s)通过辊压复合，然后收卷至纸管；所述的树脂和纤维的体积比20～80：80～20。(由于天然木皮和化学纤维，如碳纤维，玻璃纤维等物理性能存在较大的区别，本发明采用优选的工艺将二者科学的复合在一起，制备得到表层为美观度高的天然木皮，下层具有优异物理性能的化学纤维层。)

[0020] 作为优选方案，以上所述的电器外壳用的复合材料的制备方法，所述的化学纤维为碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维。

[0021] 本发明所述的家具建材用的复合材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

[0022] a、首先取化学纤维预浸树脂，然后在预浸树脂的化学纤维的上表面或下表面复合一层天然木皮，然后通过辊压复合的方法得到复合纤维材料；即在化学纤维的上表面或下表面复合一层天然木皮后通过牵引机，牵引通过辊压复合，然后收卷至纸管；

[0023] b、取步骤a制备得到的复合纤维材料(优选采用片梭编织机)相互编制得到编织布，或者将步骤a制备得到的复合纤维材料与化学纤维(优选采用片梭编织机)编制得到编织布；编制过程中，编织布之间呈90度交叉编制，或者复合材料与化学纤维呈90度交叉编制；

[0024] c、取步骤b制备得到的编织布，相互叠加铺层，中间放入由泡沫夹心、蜂窝夹心或轻木制成的夹芯层，在成型模具中涂上脱模剂，然后放入成型模具中，加温到80～200℃，加压到5～25mpa，固化成型；

[0025] d、脱模，得到产品。

[0026] 作为优选方案，以上所述的家具建材用的复合材料的制备方法，步骤a所述的辊压复合工艺为：在预浸有树脂的化学纤维的上表面或下表面复合一层天然木皮后通过牵引机，牵引(1～3m/s)通过辊压复合，然后收转至纸管；所述的树脂和纤维的体积比20～80：80～20。由于天然木皮和碳纤维，玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维等存在较大的物理性能，如拉伸模量，弹性模量，膨胀系数，硬度等的不同，会导致纤维分层，或者纤维断裂等情况。因此，要将二者复合在一起，形成物理性能优异的复合材料，本发明做了大量实验筛选制备工艺，实验结果表明，采用本发明复合方法制备得到的复合材料制品，不会出现天然木皮和化学纤维彼此分层，并且不会出现天然木皮断裂等情况。制备得到的复合材料各种物理性能优异。

[0027] 作为优选方案，以上所述的家具建材用的复合材料制品的制备方法，所述的化学纤维为碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维。

[0028] 作为优选方案，以上所述的家具建材用的复合材料制品的制备方法，天然木皮的厚度为0.1mm至2mm。

[0029] 其中玻璃纤维和玄武岩纤维具有耐温高，不燃，抗腐，隔热，抗拉强度高，电绝缘性好等优点；碳纤维具有重量轻、抗拉强度高、耐热性能和耐腐蚀性好；本发明选用玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维材料与天然天然木皮制备得到，不仅性能优越并且具有天然天然木皮美观度的复合材料制品，并制成编织布，可保证各做恶劣环境长期使用不变形，不脱落。并且采用这种复合材料，可大大节约森林资源，可直接热压成型，工艺局限性小，相比现有技术，生产效率可获得极大的提高，另外采用高性能纤维，比如碳纤维、芳纶纤维，玻璃纤维与天然木皮结合可使材料性能获得优异的力学性能。

[0030] 作为优选方案，本发明提供的化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料，其中所述的树脂为环氧树脂，聚酯树脂，pet树脂，tpu树脂，pc树脂，pcabs树脂，pps树脂等。

[0031] 本发明通过大量实验筛选出化学纤维与天然木皮混合编织的复合纤维材料在模具内压制成型过程中的温度和压强，通过实验表明，在80～200℃下和5～25mpa压强下，不仅可以使编制布、化学纤维层或夹芯层编制布依次紧紧的粘固成一体，不会分开，具有优异的连接力，而且不会因压强或温度过高导致纤维材料布和上、下表面膜断裂。并且化学纤维中预浸的树脂在优选的温度和压力的作用下会浸透至表面天然木皮层中并完全固化，并在天然木皮层表面形成一层树脂层，使得复合材料表面木纹清晰透彻，免除成型后打磨喷涂的工序。本发明天然木皮表面不需涂装，木纹不需要上清漆，和现有技术需需涂漆相比，加工效率更高，生产成本低，并且质量优。

[0032] 本发明提供的化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料，复合纤维材料由预浸有树脂的玻璃纤维表面层与天然木皮底层复合而成，由于玻璃纤维预浸有树脂后是透明的，因此可以在天然天然木皮表面，复合上一层具有透明的玻璃纤维树脂层。

[0033] 本发明提供的化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料可以制备成不同尺寸和厚度的面板，可广泛用于制备电子产品、电器、机动车或家具建材用品。

[0034] 有益效果：本发明提供的化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料及其制备方法和现有技术产品和制备方法相比具有以下优点：

[0035] 1、本发明提供的化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料，表面层不仅具有天然木纹的美观度和质感，能满足高的要求标准，天然天然木皮下表面复合有如拉伸强度高，弹性模量大，硬度高，抗冲击性能强等性能的碳纤维、芳纶纤维等，整个复合材料具有优越的性能，并且本发明将复合纤维材料采用编制的工艺制备得到编织布结构的材料，具有更加优越的物理性能，可广泛应用于制备电器产品外壳，家具建材，具有硬度高，抗拉伸强度高，抗冲击力和抗划痕性强，具有可修复性，耐热，阻燃，和耐腐蚀性能，并且重量轻的诸多优点。

[0036] 2、本发明提供的化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料的制备方法，通过大量实验筛选出化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料编织布的制备工艺，可科学的将厚度仅为0.1mm至2mm的天然木皮和碳纤维等纤维复合在一起，并通过优选工艺编制(优选采用片梭编织机)得到，然后通过成型模具固化成型，得到具有硬度高，抗拉伸强度高，抗冲击力和抗划痕性强，具有可修复性、阻燃、耐热和耐腐蚀性能优的复合材料，整个工艺设计合理，操作方便，成品率和生产效率高。

附图说明

[0037] 图1为本发明所提供的化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料的纵截面结构示意图。

[0038] 图2为本发明所提供的另一种化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料的纵截面结构示意图。

[0039] 图3为本发明所提供的电器外壳用的复合材料的纵截面结构示意图。

[0040] 图4为本发明所提供的家具建材用的复合材料的纵截面结构示意图。

具体实施方式

[0041] 下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

[0042] 实施例1

[0043] 如图1所示，一种化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料，它由化学纤维与厚度为0.2mm天然木皮构成的复合纤维材料(1)相互编制而成，所述的复合纤维材料(1)由天然木皮表面层与预浸有树脂的化学纤维底层复合后编制而成或者由预浸有树脂的玻璃纤维表面层与天然木皮底层复合后编制而成。所述的化学纤维为碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维。

[0044] 实施例2

[0045] 如图2所示，一种化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料，它由化学纤维与厚度为0.5mm天然木皮构成的复合纤维材料(1)与化学纤维(2)编制而成，所述的复合纤维材料(1)由天然木皮表面层与预浸有树脂的化学纤维底层复合后编制得到或者由预浸有树脂的玻璃纤维表面层与天然木皮底层复合后编制而成。所述的化学纤维为碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维。

[0046] 实施例3

[0047] 如图3所示，一种电器外壳用的复合材料制品，它包括复合纤维材料(1)相互编制而成复合材料制成的上表面层(3)和位于上表面层(3)下方的化学纤维层(4)和位于化学纤维层(4)下方的复合纤维材料(1)相互编制而成的复合材料制成的下表面层(5)。

[0048] 所述的化学纤维层(4)为碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维层；

[0049] 所述的复合纤维材料(1)由天然木皮表面层与预浸有树脂的化学纤维底层复合后编制而成或者由预浸有树脂的玻璃纤维表面层与天然木皮底层复合后编制而成[0050] 实施例4

[0051] 如图4所示，一种家具建材用的复合材料，它包括复合纤维材料(1)与化学纤维(2)编制而成复合材料制成的上表面层(6)和位于上表面层(6)下方的夹芯层(7)和位于夹芯层(7)下方的复合纤维材料(1)与化学纤维(2)编制而成复合材料制成的下表面层(8)，所述的夹芯层(7)由泡沫、蜂窝夹心或轻木制成。

[0052] 实施例5

[0053] 本发明所述的电器外壳用的复合材料的制备方法，它包括以下步骤：

[0054] a、首先取化学纤维预浸树脂，然后在预浸树脂的化学纤维的上表面或下表面复合一层厚度为0.2毫米天然木皮，然后通过辊压复合的方法得到复合纤维材料；即在预浸有树脂的化学纤维的上表面或下表面复合一层天然木皮后通过牵引机，牵引(1～5m/s)通过滚压复合，然后收卷至纸管；所述的树脂和纤维的体积比20～80：80～20。

[0055] b、取步骤a制备得到的复合纤维材料相互编制得到编织布，或者将步骤a制备得到的复合纤维材料与化学纤维编制得到编织布；编制过程中，编织布之间呈90度交叉编制，或者复合材料与化学纤维呈90度交叉编制；

[0056] c、取步骤b制备得到的编织布，相互叠加铺层，然后中间放入化学纤维层(化学纤维层与编织布可呈0度或者90度铺设)，在成型模具中涂上脱模剂，然后放入成型模具中，加温120℃下，加压15mpa固化成型；

[0057] d、脱模，得到产品。

[0058] 实施例6

[0059] 本发明所述的家具建材用的复合材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：

[0060] a、首先取化学纤维预浸树脂，然后在预浸树脂的化学纤维的上表面或下表面复合一层厚度为0.5毫米的天然木皮，然后通过辊压复合的方法得到复合纤维材料；即在预浸有树脂的化学纤维的上表面或下表面复合一层天然木皮后通过牵引机，牵引(1～5m/s)通过辊压复合，然后收卷至至纸管；所述的树脂和纤维的体积比20～80：80～20；

[0061] b、取步骤a制备得到的复合纤维材料相互编制得到编织布，或者将步骤a制备得到的复合纤维材料与化学纤维编制得到编织布；编制过程中，编织布之间呈90度交叉编制，或者复合材料与化学纤维呈90度交叉编制；

[0062] c、取步骤b制备得到的编织布，相互叠加铺层，中间放入由泡沫、蜂窝夹心或轻木制成的夹芯层，在成型模具中涂上脱模剂，然后放入成型模具中，加温150℃下，加压10mpa，固化成型；

[0063] d、脱模，得到产品。

[0064] 以上所述的家具建材用的复合材料的制备方法，所述的化学纤维为碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或玻璃纤维。

[0065] 实施例7 化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料性能测试

[0066] 取本发明实施例1至4制备得到的化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料进行抗冲击、抗划痕和耐腐蚀等性能测定，具体测试指标和结果如表1所示：

[0067] 表1 化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料性能测试结果

[0068]

[0069]

[0070] 由以上表1的性能检测结果表明，本发明提供的化学纤维与天然木皮混合编织后固化成型的复合材料制品，具有较高的硬度，具有优异的抗拉、抗划痕和抗冲击力性能，且具有很好的耐化学和抗腐蚀和绝缘性能，因此，本发明提供的化学纤维与天然木皮混合编织的复合材料可以广泛应用于制备各种笔记本等电子产品、电器、机动车、家具建材等。

[0071] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思路的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。