[发明专利]一种天然纤维复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种天然纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

天然纤维复合材料是以天然纤维为增强材料，以树脂或塑料为基体的一种复合材料。天然纤维主要有黄麻、洋麻、剑麻、蕉麻、亚麻、罗布麻、大麻、白麻、苎麻等等麻纤维，竹纤维、椰纤维、木纤维、棉或木棉纤维等纤维素纤维及茎秆类纤维，如小麦秸秆、黑小麦秸秆、玉米秸秆、稻草麦秆、高梁秆、麻秆、向日葵秆、棉花秆、烟秆、小米秆、黄豆秆等以纤维素为主要分子成份的自然存在或生长得到的纤维或纤维编织得到的布。具有密度小、可循环再生、可降解、价格低、对身体无刺激、对加工设备损耗小、加工能耗低、资源丰富、节能环保等优点，并具有一般纤维的强度和刚度，且比重较小，比强度、比刚度均较高。以天然纤维为增强基的复合材料同样具有优良的性能，随着原料可持续发展这个主题的延伸，天然纤维在增强复合材料领域中扮演着越来越重要的角色。目前使用天然纤维复合的复合材料已经应用在汽车、建材、家具、包装材料、服饰材料等领域。(参见倪敬达，于湖生，天然植物纤维增强复合材料的研究应用，化纤与纺织技术，2006，2：29)

天然纤维由纤维素、木质素、半纤维素等组成，其中纤维素的含量占50％以上，纤维素链上带有较多的羟基，具有亲水性，因此天然纤维易吸湿，对热较敏感、易燃。

塑料：以树脂为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中一定的温度和压力的作用下能流动成型的高分子有机材料。

按塑料的物理化学性能分类可分为热塑性塑料和热固性塑料。

热塑性塑料：指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其分子结构是线性或支链型结构。如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛。

热固性塑料：在受热或其他条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料，其分子结构最终为体型结构。如：酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯。

聚丙烯和不饱和聚酯分别是典型的热塑性和热固性树脂。

聚丙烯是以丙烯为单体聚合而成。是一种通用的热塑性塑料，具有透明度高、无毒性、比重轻、易加工、抗冲击、强度高、耐化学腐蚀、电绝缘性好等优良性能，并易于通过共聚、共混、填充、增强等工艺措施进行改性，综合性能良好，价格合理，其应用领域不断扩大，广泛用于建筑、汽车、包装材料、过滤材料等领域。刘定福、梁基照在聚丙烯膨胀阻燃改性研究进展中介绍膨胀阻燃剂(IFR)存在添加量大，IFR的3个组分间以及IFR与PP间相容性差的问题，使PP的力学性能、电性能和绝缘性能下降，尤其是拉伸强度、冲击强度大幅下降。姚佳良、彭红瑞、张志焜在聚丙烯/纳米氢氧化镁阻燃复合材料的性能研究中氢氧化镁的填充量为60％时，阻燃性能才有了很好的提高，但熔融指数、拉伸强度、冲击强度均降低。填充微米级的氢氧化镁的复合材料的冲击强度不足纯PP的一半，拉伸强度为纯PP的78.3％。

不饱和聚酯(UPE)树脂一般由二元酸(邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐等)和二元醇(乙二醇、丙二醇等)合成聚酯交联得到。UPE树脂是热固性树脂中使用量最大的树脂之一，同时也是玻璃纤维增强工程塑料生产中使用量最大的基体树脂。近些年来，不饱和聚酯在全世界取得迅速的发展。目前UPE树脂在热固性树脂的市场上的占有份额超过40％。UPE树脂不仅原料易得、工艺简单、耐化学性和耐化学腐蚀性好，而且可常温固化，力学性能和电性能较好，具有良好的工艺性能，已被广泛的应用在建筑、交通运输、电子电器、防潮耐腐等领域(参见于春清，影响不饱和聚酯树脂及制品性能因素分析，1996，4：36)。唐皓、郭金龙报道了对不饱和聚酯树脂填加了氧氧化镁和氢氧化铝以改善其阻燃性能的研究，但并未报道其对UPE的力学性能的影响。[消防技术与产品信息，2009，9：49]

发明内容

本发明提供一种天然纤维复合材料及其制备方法，该天然纤维复合材料具有良好的阻燃性能和力学性能。

本发明首先提供一种天然纤维复合材料，该复合材料是将表面修饰处理过的天然纤维和不饱和聚酯(UPE)/聚丙烯复合而得到的；

所述的表面修饰处理过的天然纤维是将天然纤维放置在NaOH和CaCl₂的混合溶液中反应，然后在空气中放置，再烘干得到的。

优选的是，所述的天然纤维的来源为黄麻、洋麻、剑麻、蕉麻、亚麻、罗布麻、大麻、白麻、苎麻、竹纤维、椰纤维、木纤维、棉、木棉纤维、小麦秸秆、黑小麦秸秆、玉米秸秆、稻草麦秆、高梁秆、麻秆、向日葵秆、棉花秆、烟秆、小米秆或黄豆秆。