[发明专利]一种天然纤维/聚氨酯复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种天然纤维/聚氨酯复合材料的制备方法。

背景技术

天然纤维/树脂复合材料因具有低密度、更大的可塑性、低磨损性(对设备)、生物降解性、低成本等诸多优点而得到广泛关注。但是，天然纤维与树脂的相容性差、界面强度弱，致使复合材料综合性能下降。对于天然纤维/聚氨酯复合材料(NPC)而言，增加两相界面结合强度的重要手段之一就是直接将-NCO封端的聚氨酯预聚体有机溶剂溶液与天然纤维复合，因两者能够形成共价键而大幅度提高NPC的综合性能。但是，聚氨酯预聚体对水分比较敏感，制备复合材料时需要大量的无水溶剂和天然纤维预干燥处理，这明显不利于环境保护、优化工艺、降低成本等。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种能够降低制备过程中挥发性有机化合物(VOC)、增加两相界面强度、天然纤维无需预干燥的天然纤维/聚氨酯复合材料的制备方法。

为达到上述目的本发明采用的技术方案是：

1)将天然纤维毡在固含量为10％-50％、解封温度为110-150℃的水性封闭聚氨酯分散液中浸透；

2)辊压除去多余液体使天然纤维毡增重50％-150％；

3)湿态纤维毡的两阶段常压干燥工艺如下：将步骤2)辊压后的天然纤维毡于100-110℃下干燥0.5-3.0小时，升温至110-150℃下保温0.5-2.0小时。

本发明的天然纤维毡为硬木纤维毡、硬木纤维素毡、软木纤维毡、软木纤维素毡或麦草纤维毡；

所述的水性封闭聚氨酯为咪唑封闭水性聚氨酯、酚类封闭水性聚氨酯、酮肟类封闭水性聚氨酯或吡唑封闭水性聚氨酯；

所述的辊压是通过调整辊间距使天然纤维毡增重50％-150％。

本发明采用两阶段干燥方式，使得湿态纤维毡在第一阶段除去游离水及部分结合水，然后在第二阶段使水性封闭聚氨酯发生解封、交联反应，这样能够保证水性封闭聚氨酯解封释放的活性-NCO是与纤维上的羟基发生反应，而不是与水分发生副反应，这样可有效提高水性封闭聚氨酯的交联效率，从而赋予复合材料优异的界面结合强度。如桉木纤维素毡经咪唑封闭水性聚氨酯分散液(固含量为30％)浸渍、辊压(纤维毡增重100％)、两阶段常压干燥(110℃干燥1.0小时，130℃保温1.0小时)后，所得新型天然纤维/聚氨酯复合材料的储能模量在低于160℃时可达到6.0GPa以上。

具体实施方式

实施例1，将硬木纤维毡在固含量为10％的咪唑封闭水性聚氨酯分散液中浸透，辊压除去多余液体，通过调整辊间距使天然纤维毡增重50％。湿态纤维毡的两阶段常压干燥工艺如下：100℃下干燥3.0小时，升温至110℃下保温2.0小时；干燥之后即可获得新型天然纤维/聚氨酯复合材料。

实施例2，将硬木纤维素毡在固含量为20％的水杨酸甲酯封闭水性聚氨酯分散液中浸透，辊压除去多余液体，通过调整辊间距使天然纤维毡增重100％。湿态纤维毡的两阶段常压干燥工艺如下：110℃下干燥0.5小时，升温至130℃下保温1.0小时；干燥之后即可获得新型天然纤维/聚氨酯复合材料。

实施例3，将软木纤维毡在固含量为30％的甲乙酮肟封闭水性聚氨酯分散液中浸透，辊压除去多余液体，通过调整辊间距使天然纤维毡增重100％。湿态纤维毡的两阶段常压干燥工艺如下：110℃下干燥1.0小时，升温至130℃下保温1.0小时；干燥之后即可获得新型天然纤维/聚氨酯复合材料。

实施例4，将软木纤维素毡在固含量为40％的丙酮肟封闭水性聚氨酯分散液中浸透，辊压除去多余液体，通过调整辊间距使天然纤维毡增重100％。湿态纤维毡的两阶段常压干燥工艺如下：110℃下干燥2.0小时，升温至140℃下保温0.5小时；干燥之后即可获得新型天然纤维/聚氨酯复合材料。

实施例5，将麦草纤维毡在固含量为50％的吡唑封闭水性聚氨酯分散液中浸透，辊压除去多余液体，通过调整辊间距使天然纤维毡增重150％。湿态纤维毡的两阶段常压干燥工艺如下：105℃下干燥3.0小时，升温至150℃下保温2.0小时；干燥之后即可获得新型天然纤维/聚氨酯复合材料。