本发明专利技术公开了一种表面改性大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料及其制备方法，采用改性剂对大麻纤维进行改性后，将改性的大麻纤维、不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂通过热压成型得到表面改性大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料。本发明专利技术制备的大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料和改性大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料均具有很好的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量与冲击强度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于植物纤维增强树脂复合材料
，具体涉及一种表面改性大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，利用天然植物纤维增强聚合物复合材料的研究受到了人们的广泛关注。大麻纤维具有产量大、分布广、强度与模量高等优点，是一种具有广阔应用前景的增强材料。我国是大麻纤维的主产国，产量占世界的1/3左右，居世界第一位。大麻纤维是一种韧皮纤维，具有质轻、强度高的特点，还具有生长快、可生物降解、低成本等特性，使之成为优良的树脂增强材料。除此之外大麻纤维种植生长期间适应力强，无病虫害，不需要喷洒农药和施肥，是纯天然绿色纤维资源。不饱和聚酯是最重要的树脂基复合材料基体之一，广泛应用在船舶、汽车、建筑、运动器材以及家具等领域。目前不饱和聚酯约占全部热固性树脂市场销售份额的40%。因此，采用大麻纤维作为增强体制备高强度的大麻纤维/不饱和聚酯复合材料是开发高附加值的大麻纤维产品的新途径。目前在植物纤维/树脂复合材料领域，大量的研究着眼于提高纤维与树脂基体的结合强度。由于植物纤维是亲水性的，而作为热固性树脂的不饱和聚酯是憎水性的，二者之间的界面结合强度很低。有些研究采用硅烷、丙烯酸酐类偶联剂来改善纤维与树脂之间的界面结合，但提高程度仍然有限，而且一些偶联剂用量大，复合材料的强度与成本无法与玻璃纤维增强树脂复合材料竞争。因此，研发新的植物纤维改性剂以提高纤维与树脂基体的相容性是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种表面改性大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料及其制备方法，解决现有技术中植物纤维与树脂界面结合强度低，制备出的复合材料力学性能低等问题。本专利技术制备的大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料和改性大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料均具有很好的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案 一种大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料，是由大麻纤维、不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和弓I发剂通过热压成型工艺得到的。所述的复合材料的原料组分的质量份数是大麻纤维80-100份，不饱和聚酯树脂80-100份，交联剂1-3份，促进剂0. 5-1. 5份，引发剂3-7份； 所述不饱和聚酯树脂为邻苯二甲酸型不饱和聚酯树脂；所述的交联剂为苯乙烯；所述的促进剂为环烷酸钴；所述的引发剂为过氧化甲乙酮。一种如上所述的大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料的制备方法的具体步骤如下 (I)用棉花开松机将大麻纤维开松后铺装成宽100cm、厚度为0. 5cm左右的大麻纤维毡，然后再手工裁剪成22 cmX 22cm的规格，然后置于100_105°C烘箱中烘至绝干；(2)按原料配比称取不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂，混合后搅拌0.5-2min,使之混合均匀； (3)干燥后的大麻纤维从烘箱中取出，用塑料密封袋包好，冷却至室温，5-9片大麻纤维毡按正交方向叠合排布成大麻纤维毡，把不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂混合物均匀涂敷在大麻纤维毡的两表面，然后移至钢模中在室温下以6-8MPa的压力冷压3-8min，使树脂渗透入纤维毡中；然后热压机升温至100-120°C在6-8MPa压力下预热压3_6min ;继续升温至120-160°C，压力保持不变，热压20-40min ;热压完成后模具隔热保压60_120min，并使之自然冷却至室温。—种表面改性大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料是由表面改性大麻纤维、不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂通过热压成型工艺得到；所述的表面改性大麻纤维是采用改性剂对大麻纤维进行改性后得到的。 所述的复合材料的原料组分的质量份数是表面改性大麻纤维80-100份，不饱和聚酯树脂80-100份，交联剂1-3份，促进剂0. 5-1. 5份，引发剂3-7份。所述改性剂为甲基丙烯酸异氰基乙酯(英文名为isocyanatoethylmethacrylate，即IEM，分子式为C7H9NO32);改性过程为大麻纤维在100_105°C条件下烘至绝干，将占大麻纤维质量I 7%的改性剂与占改性剂质量5 20%的催化剂混合并溶解于无水醋酸乙酯中，然后均匀喷洒在大麻纤维表面，在100-105°C烘箱中烘4h后取出，即得表面改性大麻纤维；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡(英文名为dibutyltin dilaurate,分子式为C32H64O4Sn);所述的无水醋酸乙酯的用量为80mL/90g大麻纤维大麻纤维。所述不饱和聚酯树脂为邻苯二甲酸型不饱和聚酯树脂；所述的交联剂为苯乙烯；所述的促进剂为环烷酸钴；所述的引发剂为过氧化甲乙酮。一种如上所述的表面改性大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料的制备方法的具体步骤如下 (1)按原料配比称取不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂，混合后搅拌0.5-2min,使之混合均匀； (2)干燥后的表面改性纤维从烘箱中取出，用塑料密封袋包好，冷却至室温，5-9片大麻纤维毡按正交方向叠合排布成纤维板坯，把不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂混合物均匀涂敷在改性纤维板坯的两表面，然后移至钢模中在室温下以6-8MPa的压力冷压3-8min，使树脂渗透入纤维板坯中；然后热压机升温至100-120°C在6_8MPa压力下预热压3-6min ;继续升温至120_160°C，压力保持不变，热压20_40min ;热压完成后模具隔热保压60-120min,并使之自然冷却至室温。本专利技术的有益效果本专利技术采用优化的工艺参数组合，纤维与不饱和聚酯树脂的用量比(质量比)为I : 1，热压温度140°C，热压时间30min，以模压工艺可制备力学性能优良的大麻纤维/不饱和聚酯复合材料。采用甲基丙烯酸异氰基乙酯对大麻纤维进行改性，复合材料的拉伸强度、弯曲强度以及弯曲模量有显著的提高。附图说明图I是IEM及催化剂用量对复合材料拉伸强度的影响。其中，IEM-I表示IEM用量为大麻纤维质量的1%以及相应的催化剂用量；IEM-3表示IEM用量为大麻纤维质量的3%以及相应的催化剂用量；IEM-5表示IEM用量为大麻纤维质量的5%以及相应的催化剂用量；IEM-7表示IEM用量为大麻纤维质量的7%以及相应的催化剂用量。图2至图4横坐标中IEM-I、IEM-3、IEM-5 与 IEM-7 表示含义相同。图2是IEM及催化剂用量对复合材料弯曲强度的影响。图3是IEM及催化剂用量对复合材料弯曲模量的影响。图4是IEM及催化剂用量对复合材料冲击强度的影响。图5是大麻纤维/UPE复合材料拉伸断面S EM图像。其中(a)纤维未处理；(b)5%IEM用量处理的纤维。图6是不同处理的大麻纤维经无水醋酸乙酯抽提后的FT-IR图谱。其中图中上边的曲线为大麻纤维未经任何处理(对照)由无水醋酸乙酯抽提后的FT-IR图谱；中间的曲线为大麻纤维经IEM处理后，再经无水醋酸乙酯抽提后的FT-IR图谱；下方的曲线为纯IEM的FT-IR图谱。图7为大麻纤维与IEM以及UPE之间化学反应式。图中Hemp代表大麻纤维；UPE代表不饱和聚酯；styrene为苯乙烯；MEKP为过氧化甲乙酮；C32H6404Sn为二月桂酸二丁基锡；IEM为甲基丙烯酸异氰基乙酯。具体实施例方式实施例I 原料大麻纤维(大麻纤维绒支数为130，平均长度为3cm)由安徽铜陵三星麻本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料，其特征在于所述的复合材料是由大麻纤维、不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂通过热压成型工艺得到的。2.根据权利要求I所述的大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料，其特征在于所述的复合材料的原料组分的质量份数是大麻纤维80-100份，不饱和聚酯树脂80-100份，交联剂1-3份，促进剂0. 5-1. 5份，引发剂3-7份； 所述不饱和聚酯树脂为邻苯二甲酸型不饱和聚酯树脂； 所述的交联剂为苯乙烯； 所述的促进剂为环烷酸钴； 所述的引发剂为过氧化甲乙酮。3.—种如权利要求I所述的大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料的制备方法，其特征在于所述的制备方法的具体步骤如下 (1)用棉花开松机将大麻纤维开松后铺装成宽100cm、厚度为0.5cm左右的大麻纤维毡，然后再手工裁剪成22 cmX 22cm的规格，然后置于100_105°C烘箱中烘至绝干； (2)按原料配比称取不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂，混合后搅拌0.5-2min,使之混合均匀； (3)干燥后的大麻纤维从烘箱中取出，用塑料密封袋包好，冷却至室温，把不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂混合物均匀涂敷在大麻纤维毡的两表面，5-9片大麻纤维毡按正交方向叠合排布，然后移至钢模中在室温下以6-8MPa的压力冷压3-8min，使树脂渗透入纤维毡中；然后热压机升温至100-120°C在6-8MPa压力下预热压3_6min ;继续升温至120-1600C，压力保持不变，热压20-40min ;热压完成后模具隔热保压60_120min，并使之自然冷却至室温。4.一种表面改性大麻纤维增强不饱和聚酯复合材料，其特征在于所述的复合材料是由表面改性大麻纤维、不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂通过热压成型工艺得到；所述的表面改性大麻纤维是采用改性剂对大麻纤维进行改性后得到...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱仁辉，刘文地，陈婷婷，温晓芸，沈云玉，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。