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一种树脂基竹纤维复合材料的制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2015-04-13
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2015-08-19
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2017-04-12
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2035-04-13
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201510172370.8 申请日 2015-04-13
公开/公告号 CN104788889B 公开/公告日 2017-04-12
授权日 2017-04-12 预估到期日 2035-04-13
申请年 2015年 公开/公告年 2017年
缴费截止日
分类号 C08L61/06C08L63/00C08L25/06C08L23/12C08L23/06C08L51/00C08K5/12C08F289/00C08F236/08 主分类号 C08L61/06
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 5
权利要求数量 6 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 浙江理工大学 当前专利权人 浙江理工大学
发明人 张秀梅、李剑飞 第一发明人 张秀梅
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街5号 邮编
申请人数量 1 发明人数量 2
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州九洲专利事务所有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
陈继亮
摘要
本发明公开了一种树脂基竹纤维复合材料的制备方法,步骤如下:1、竹浆纤维原料的准备;2、竹浆纤维大分子引发剂的制备;3、竹浆纤维接枝改性:在三口圆底烧瓶中加入N,N‑二甲基甲酰胺DMF,然后加入CuBr2,N‑N‑五甲基二乙烯基三胺PMDETA以及抗坏血酸VC,加入异戊二烯,加入引发剂,常温搅拌反应,产物经离子水、无水乙醇丙酮润洗抽滤,真空干燥;4、改性的竹浆纤维与树脂复合,制备复合材料。本发明的有益效果为:增强了复合材料的强度。本发明方法旨在克服两者结合性不足的缺陷,增强了复合材料的强度性能,减少了塑料的消耗,也缓解我国木塑类复合材料的压力,同时,对于塑料的回收利用也具有一定的积极意义。
  • 摘要附图
    一种树脂基竹纤维复合材料的制备方法
  • 说明书附图:[0022]
    一种树脂基竹纤维复合材料的制备方法
  • 说明书附图:[0024]
    一种树脂基竹纤维复合材料的制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2017-04-12 授权
2 2015-08-19 实质审查的生效 IPC(主分类): C08L 61/06 专利申请号: 201510172370.8 申请日: 2015.04.13
3 2015-07-22 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种树脂基竹纤维复合材料的制备方法,其特征在于:该方法具体步骤如下:
(1)、竹浆纤维原料的准备:以硫酸盐法竹浆纤维为原料,将预先准备好的竹浆板撕碎,然后按照标准规范放入立式打浆机进行打浆,打浆过程每隔一段时间测量打浆度,最后制备打浆度为40规格的竹浆纤维,然后各自进行脱水处理,分别用自封袋冷藏保存;
(2)、竹浆纤维大分子引发剂的制备:取绝干浆为0.16g竹浆纤维放入解离器中进行解离分散,解离后的竹纤维经丙酮、四氢呋喃THF润洗真空抽滤后备用;将100ml的三口圆底烧瓶放入恒温水浴锅中,在圆底烧瓶中加入0.5g的4-二甲基氨基吡啶DMAP,取50ml的四氢呋喃THF放入烧瓶将4-二甲基氨基吡啶DMAP溶解,并加入1.5ml的三乙胺,然后充入氮气
15min,将解离后的竹纤维撕碎放入三口烧瓶中并加入转子搅拌,待溶液均匀后,冰浴条件下逐滴加入1ml的2-溴异丁酰溴BIBB,密封封闭,然后将温度升高至60℃后搅拌反应24h;
(3)、竹浆纤维AGETATRP法接枝改性:在100ml三口圆底烧瓶中加入10ml的N,N-二甲基甲酰胺DMF,然后按照摩尔比1∶2∶3依次加入0.30mmol的CuBr2,0.60mmol的五甲基二乙烯三胺PMDETA以及0.90mmol的抗坏血酸VC,搅拌均匀,加入0.1mol的异戊二烯,加入预先制备好的竹浆纤维大分子引发剂,密封后置于恒温水浴锅常温搅拌反应6h,产物经离子水、无水乙醇丙酮润洗抽滤,在60℃下真空干燥至恒重;
(4)、改性的竹浆纤维与树脂复合,制备复合材料:
(A)选用接枝改性的竹浆纤维、热固性树脂以及助剂A,竹浆纤维添加质量分数为总量的5%、10%、15%或20%用高速混合机混合均匀,助剂A添加质量分数为总量的3%,然后放入双辊开炼机或转矩流变仪中进行熔融共混,共混温度170-190℃,时间8min,冷却干燥后,放入塑料粉碎机中粉碎成颗粒状或粉末状,再放入相应的模具,用平板硫化机进行压板,温度170-190℃,时间10-15min,制成复合材料;
(B)竹浆纤维添加质量分数为5%、10%、15%或20%,分别与热塑性树脂及其助剂B通过高速混合机混合,助剂B添加质量分数为总量的3%,放入双螺杆挤出机挤出成型在160-
190℃温度下制备相应的复合材料。

2.根据权利要求1所述的树脂基竹纤维复合材料的制备方法,其特征在于:大分子引发剂的制备温度为60℃,反应时间为24小时。

3.根据权利要求1所述的树脂基竹纤维复合材料的制备方法,其特征在于:AGETATRP表面接枝的竹浆纤维选用打浆度为40规格的竹浆纤维。

4.根据权利要求1所述的树脂基竹纤维复合材料的制备方法,其特征在于:与改性竹纤维复合的热固性树脂为酚醛树脂或环氧树脂;热塑性树脂为聚苯乙烯、聚丙烯或聚乙烯。

5.根据权利要求1所述的树脂基竹纤维复合材料的制备方法,其特征在于:所述的助剂A包括增塑剂、固化剂和润滑剂,增塑剂选用邻苯二甲酸二丁酯,固化剂选用650聚酰胺树脂,增塑剂、固化剂和润滑剂的质量比为1:1:1。

6.根据权利要求1所述的树脂基竹纤维复合材料的制备方法,其特征在于:所述的助剂B包括增塑剂和润滑剂,增塑剂选用邻苯二甲酸二丁酯,增塑剂和润滑剂的质量比为1:1。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及复合材料的制备方法,具体涉及一种树脂基竹纤维复合材料的制备方法。

背景技术

[0002] 植物纤维材料由纤维素、半纤维素、木质素及有机抽提物组成,是一种不均匀的各向异性材料,因其表面含有丰富的极性醇羟基官能团,分子内或分子间存在很强的氢键作用,使植物纤维材料表面表现出强极性和亲水性,而塑料基体大多都是非极性、亲油性物质。因此,在木(竹)塑复合材料的制备中,极性的植物纤维与非极性的塑料基体之间不能很好地粘合,界面粘接力很小,微观上呈现非均相体系,显示出材料的性能较差。通过ATRP法接枝改性竹浆纤维,可以使其与塑料基体很好的结合在一起,制成的复合材料在各项性能(强度、热性能等)上都有很大提高。

发明内容

[0003] 本发明的目的正是为了克服上述技术的不足,而提供一种树脂基竹纤维复合材料的制备方法,一种低成本、高效、制备工艺简单方便的竹塑复合材料的合成方法,解决了纤维与树脂基体的相容性问题,提高了复合材料的强度以及热学性能。
[0004] 本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种树脂基竹纤维复合材料的制备方法,该方法具体步骤如下:
[0005] (1)、竹浆纤维原料的准备:以硫酸盐法竹浆纤维为原料,将预先准备好的竹浆板撕碎,然后按照标准规范放入立式打浆机进行打浆,打浆过程每隔一段时间测量打浆度,最后制备打浆度为30、40或50三种规格的竹浆纤维,然后各自进行脱水处理,分别用自封袋冷藏保存;
[0006] (2)、竹浆纤维大分子引发剂的制备:取绝干浆为0.16g竹浆纤维放入解离器中进行解离分散,解离后的竹纤维经丙酮、四氢呋喃THF润洗真空抽滤后备用;将100ml的三口圆底烧瓶放入恒温水浴锅中,在圆底烧瓶中加入0.5g的4-二甲基氨基吡啶DMAP,取50ml的四氢呋喃THF放入烧瓶将4-二甲基氨基吡啶DMAP溶解,并加入1.5ml的三乙胺,然后充入氮气15min,将解离后的竹纤维撕碎放入三口烧瓶中并加入转子搅拌,待溶液均匀后,冰浴条件下逐滴加入1ml的2-溴异丁酰溴BIBB,密封封闭,然后将温度升高至60℃后搅拌反应24h;
[0007] (3)、竹浆纤维AGETATRP法接枝改性:在100ml三口圆底烧瓶中加入10ml的N,N-二甲基甲酰胺DMF,然后按照摩尔比1∶2∶3依次加入0.30mmol的CuBr2,0.60mmol的N-N-五甲基二乙烯基三胺PMDETA以及0.90mmol的抗坏血酸VC,搅拌均匀,加入0.1mol的异戊二烯,加入预先制备好的竹浆纤维大分子引发剂,密封后置于恒温水浴锅常温搅拌反应6h,产物经离子水、无水乙醇丙酮润洗抽滤,在60℃下真空干燥至恒重;
[0008] (4)、改性的竹浆纤维与树脂复合,制备复合材料:
[0009] (A)选用接枝改性的竹浆纤维、热固性树脂以及助剂A,竹浆纤维添加质量分数为总量的5%、10%、15%或20%用高速混合机混合均匀,助剂A添加质量分数为总量的3%,然后放入双棍开炼机或转矩流变仪中进行熔融共混,共混温度170-190℃,时间8min,冷却干燥后,放入塑料粉碎机中粉碎成颗粒状或粉末状,再放入相应的模具,用平板硫化机进行压板,温度170-190℃,时间10-15min,制成复合材料;
[0010] (B)竹浆纤维添加质量分数为5%、10%、15%或20%,分别与热塑性树脂及其助剂B通过高速混合机混合,助剂B添加质量分数为总量的3%,放入双螺杆挤出机挤出成型在160-190℃温度下制备相应的复合材料。
[0011] 所述的四氢呋喃THF为分析纯THF。
[0012] 所述的竹浆纤维选用打浆度为40规格的竹浆纤维。
[0013] 所述的热固性树脂为酚醛树脂或环氧树脂;热塑性树脂为聚苯乙烯、聚丙烯或聚乙烯。
[0014] 所述的助剂A包括增塑剂、固化剂和润滑剂,增塑剂选用邻苯二甲酸二丁酯,固化剂选用650聚酰胺树脂,增塑剂、固化剂和润滑剂的质量比为1:1:1。
[0015] 所述的助剂B包括增塑剂和润滑剂,增塑剂选用邻苯二甲酸二丁酯,增塑剂和润滑剂的质量比为1:1。
[0016] 本发明的有益效果为:本发明为制备竹塑纤维复合材料提供一种新的方法,增强了复合材料的强度性能。竹浆纤维本身含有大量的极性羟基,而树脂基体是非极性的,两者相容性差,通过ATRP法接枝改性竹浆纤维,然后与基体树脂合成复合材料,本发明方法旨在克服两者结合性不足的缺陷,不但增强了复合材料的强度性能,而且减少了塑料的消耗,也缓解我国木塑类复合材料的压力,同时,对于塑料的回收利用也具有一定的积极意义。

实施方案

[0017] 下面通过具体实施方式对本发明作进一步阐述,实施例将帮助更好地理解本发明,但本发明并不仅仅局限于下述实施例。
[0018] 本发明所述的这种树脂基竹纤维复合材料的制备方法,该方法具体步骤如下:
[0019] (1)、竹浆纤维原料的准备:以硫酸盐法竹浆纤维为原料,将预先准备好的竹浆板撕碎,然后按照标准规范放入立式打浆机进行打浆,打浆过程每隔一段时间测量打浆度,最后制备打浆度为30、40或50三种规格的竹浆纤维,然后各自进行脱水处理,分别用自封袋冷藏保存;
[0020] (2)、竹浆纤维大分子引发剂的制备:取绝干浆为0.16g竹浆纤维放入解离器中进行解离分散,解离后的竹纤维经丙酮、四氢呋喃THF润洗真空抽滤后备用;用丙酮和THF润洗的目的是除去竹浆纤维中的杂质,由于水分对于下一步的酯化反应产生影响,所以所选用的THF为分析纯THF,真空抽滤的目的也是出去竹浆纤维中的水分。将100ml的三口圆底烧瓶放入恒温水浴锅中,在圆底烧瓶中加入0.5g的4-二甲基氨基吡啶DMAP,取50ml的四氢呋喃THF放入烧瓶将4-二甲基氨基吡啶DMAP溶解,并加入1.5ml的三乙胺,然后充入氮气15min,将解离后的竹纤维撕碎放入三口烧瓶中并加入转子搅拌,待溶液均匀后,冰浴条件下逐滴加入1ml的2-溴异丁酰溴BIBB,密封封闭,然后将温度升高至60℃后搅拌反应24h;
[0021]
[0022] (3)、竹浆纤维AGETATRP法接枝改性:在100ml三口圆底烧瓶中加入10ml的N,N-二甲基甲酰胺DMF,然后按照摩尔比1∶2∶3依次加入0.067g(0.30mmol)CuBr2,0.115ml(0.60mmol)N-N-五甲基二乙烯基三胺(PMDETA)以及0.1585g(0.90mmol)抗坏血酸(VC),搅拌均匀,加入6.8g(0.1mol)的异戊二烯,加入预先制备好的竹浆纤维大分子引发剂,密封后置于恒温水浴锅常温搅拌反应6h,产物经离子水、无水乙醇丙酮润洗抽滤,在60℃下真空干燥至恒重;
[0023]
[0024] (4)、改性的竹浆纤维与树脂复合,制备复合材料:
[0025] (A)选用接枝改性的竹浆纤维、热固性树脂以及助剂A,竹浆纤维添加质量分数为总量的5%、10%、15%或20%用高速混合机混合均匀,助剂A添加质量分数为总量的3%,热固性树脂为基体,纤维为增强体。然后放入双棍开炼机或转矩流变仪中进行熔融共混,共混温度170-190℃,时间8min,冷却干燥后,放入塑料粉碎机中粉碎成颗粒状或粉末状,再放入相应的模具,用平板硫化机进行压板,温度170-190℃,时间10-15min,制成复合材料;通过测试,与不含纤维的树脂基体试样、原竹浆纤维基复合材料对比,复合材料的强度性能、热性能等都有较大提高。
[0026] (B)竹浆纤维添加质量分数为5%、10%、15%或20%,分别与热塑性树脂及其助剂B通过高速混合机混合,助剂B添加质量分数为总量的3%,放入双螺杆挤出机挤出成型在160-190℃温度下制备相应的复合材料。对比不含纤维的树脂基体试样、原竹浆纤维基复合材料,经过接枝改性后的竹浆纤维复合材料强度、热学性能有较大的提高。
[0027] 所述的竹浆纤维选用打浆度为40规格的竹浆纤维。不同打浆度对竹浆纤维大分子引发剂的制备有较大影响,选用三种规格的打浆度,为了证明那种规格纤维制备出来的引发剂效果最好,经过试验,得出40°SR的纤维表面暴露出的羟基更多,可以更加充分的与BIBB发生酰化反应,从而生成更多的酯基,制备出更多的大分子引发剂。
[0028] 所述的热固性树脂为酚醛树脂或环氧树脂;热塑性树脂为聚苯乙烯、聚丙烯或聚乙烯。
[0029] 所述的助剂A包括增塑剂、固化剂和润滑剂,增塑剂选用邻苯二甲酸二丁酯,固化剂选用650聚酰胺树脂,增塑剂、固化剂和润滑剂的质量比为1:1:1。所述的助剂B包括增塑剂和润滑剂,增塑剂选用邻苯二甲酸二丁酯,增塑剂和润滑剂的质量比为1:1。
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