[发明专利]一种PET废纤/竹纤维增强无苯乙烯大豆油基树脂复合材料

说明书

本发明属于纤维增强树脂复合材料技术领域，具体涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）废纤/竹纤维增强无苯乙烯大豆油基树脂复合材料及其制备方法。采用反应性溶剂三甲基丙烯酸甘油酯与环氧大豆油丙烯酸酯共混制备无苯乙烯大豆油基树脂，将PET废纤/竹纤维、大豆油基树脂和引发剂通过热压成型得到PET废纤/竹纤维增强大豆油基树脂复合材料。本发明制备的PET废纤/竹纤维增强大豆油基树脂复合材料环境友好，且具有很好的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度，具有与苯乙烯交联的大豆油基树脂复合材料具有相当的力学性能。

技术领域

本发明属于纤维增强树脂复合材料技术领域，具体涉及一种聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）废纤/竹纤维增强无苯乙烯大豆油基树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

天然植物纤维增强聚合物复合材料中，最常用的热固性树脂主要有环氧树脂、酚醛树脂及不饱和聚酯树脂。一般地，这些热固性树脂具有良好的力学性能、耐化学性能和工艺性能，但在使用过程中有毒物质（如甲醛、苯乙烯等）的挥发所带来的环境问题和空气污染问题已引起极大关注。此外，石油资源的不断消耗和价格上升问题迫使人们开始寻求和开发新的可再生生物基树脂。环氧大豆油丙烯酸酯（Acrylate epoxidized soybean oil，即AESO）是由大豆油经环氧化后与丙烯酸反应得到，目前在市场上已有大量生产，原料来源广泛、价格低廉，已被大量应用于涂料、可降解泡沫材料等领域。以AESO为原料制备植物纤维/大豆油基复合材料，由于可再生植物纤维的引入和植物油基树脂的使用对减少石油基产品的使用量有重要意义。然而，交联度低、常温时粘度较大和耐热性差等缺点使得AESO在应用过程中必须与乙烯基单体进行共混，一方面是降低树脂粘度，改善复合材料的制备工艺；另一方面，可以提高树脂交联密度，改善复合材料的力学性能和耐热性能。AESO与苯乙烯共聚制备力学性能优良的热固性树脂已有较多报道，但挥发性苯乙烯的使用仍无法避免空气污染的问题，并且2011 年美国卫生和公众服务署正式将苯乙烯与可吸入玻璃纤维列为致癌物。因此，寻求新型的环境友好的反应活性高的溶剂与AESO共混制备大豆油基热固性树脂是促进AESO在植物纤维增强复合材料中得到应用的关键。此外，以AESO为基体制备植物纤维复合材料，AESO的分子结构上包含长链脂肪酸的酯化物，其脂肪酸上含有3个羟基，通过与纤维表面羟基的氢键作用，显示出与植物纤维较好的相容性，可制备得到综合力学性能较好的植物纤维/大豆油基树脂复合材料。

另一方面，采用PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）纤维生产无纺布或耐高温过滤材料中，纤维经过无机物改性处理后，无法继续熔融纺丝利用，因而产生大量的PET废纤，亟待寻找循环利用的有效方法。以PET废纤为原料生产复合材料板材是PET废纤利用的重要途径之一，但PET废纤弹性模量较低，限制了复合材料板材的应用范围。竹纤维有较高的比强度与比模量，以竹纤维与PET废纤混杂制备树脂基复合材料，可以发挥纤维组分材料各自的优点，但PET熔融温度高（240℃～260℃），在此温度下竹原纤维易降解导致强度急剧下降，使复合材料力学性能降低。本发明采用固化温度较低的无苯乙烯AESO树脂作为基体，以PET废纤与竹原纤维混杂体系作为增强体，采用平板模压工艺制备PET废纤/竹纤维增强无苯乙烯复合材料板材，开拓了PET废纤综合利用的新途径。同时，本发明采用可再生的竹纤维为原料，可减少石油基产品的使用，有利于发展低碳经济；采用AESO树脂替代人造板工业中普遍使用的含甲醛胶黏剂，也有利于环境保护。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种PET废纤/竹纤维增强无苯乙烯大豆油基树脂复合材料及其制备方法，解决环氧大豆油丙烯酸酯交联度低、常温时粘度较大和耐热性差、制备过程中有毒物质释放所导致的环境污染等问题；制得的PET废纤/竹纤维增强大豆油基树脂复合材料环保，且具有很好的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度，与苯乙烯交联的大豆油基树脂复合材料具有相当的力学性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：