[发明专利]基于天然多酚交联棕榈油基树脂的竹原纤维增强复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于树脂复合材料技术领域，具体涉及基于天然多酚交联棕榈油基树脂的竹原纤维增强复合材料及其制备方法。采用天然多酚交联剂与棕榈油脂肪酸丙烯酰胺乙酯共混制备环境友好棕榈油基树脂，将竹原纤维、棕榈油基树脂和引发剂通过热压成型得到竹原纤维增强棕榈油基树脂复合材料。本发明制备的竹原纤维增强棕榈油基树脂复合材料复合材料环境友好，且具有很好的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量。

技术领域

本发明属于树脂复合材料技术领域，具体涉及基于天然多酚交联棕榈油基树脂的竹原纤维增强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。热固性树脂因交联密度高而具有优异的力学性能、热稳定性、耐久性和耐化学腐蚀性，已广泛应用于建筑、防腐、汽车、电子电器等领域，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。油棕是世界著名的热带木本油料作物，其果实含油量丰富，享有“世界油王”之称。据统计，2017年度棕榈油全球产量达6687万吨，占主要植物油产量的35%。棕榈油是目前价格最低的植物油，仅为714美元/吨。因此棕榈油用于生物基树脂及其复合材料制备时具备良好的商业化前景。

以棕榈油为原料制备植物纤维/棕榈油基复合材料，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，与其他植物油相比，棕榈油的不饱和度很低，其每个甘油三酯上的平均双键仅为 1.7 个，因此以该双键为反应活性点对棕榈油进行改性后得到的棕榈油基衍生物的活性官能团含量很低，这在很大程度上限制了棕榈油在生物基树脂上的应用。

棕榈油的甘油三酯含有三个酯基结构，采用转酯化的方法制备棕榈油单甘 脂可用于棕榈油基不饱和聚酯的合成，但该不饱和聚酯树脂强度较低，且使用过程中需加入大量可致癌的苯乙烯作为反应性溶剂。以棕榈油单甘脂与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应得到可紫外光固化的棕榈油树脂，但由于体系中缺少刚性结构使树脂的力学性能很低。因此，棕榈油基树脂合成的关键在于如何提高体系中的不饱和双键数量及其反应活性，进而提高树脂体系固化时的交联度和固化度，为改善树脂及其纤维复合材料的力学和热学性能奠定基础。

另一方面，竹纤维具有高比强度和比模量，非常适合于增强聚合物。竹子生长周期短，3~5年即可收获，这为竹纤维的来源提供保障，也使竹纤维价格低廉、易于获取。将竹纤维作为热固性树脂的增强体制备生物质基“绿色”复合材料，可充分发挥纤维的优异力学性能和可再生可降解的特性，同时在树脂基复合材料制备中可减少石油基树脂的使用量，克服玻纤制备能耗高、污染大、且吸入性玻纤致癌等缺点。

本发明采用新型环境友好棕榈油基树脂作为基体，以竹原纤维作为增强体，采用平板模压工艺制备竹原纤维增强环境友好棕榈油基树脂复合材料，开拓了竹类资源的高效利用和新产品研发，同时可减少石油基产品的使用，有利于发展低碳经济。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供基于天然多酚交联棕榈油基树脂的竹原纤维增强复合材料及其制备方法，解决棕榈油交联度低、活性低、常温时粘度较大和制备过程中有毒物质释放所导致的环境污染等问题；制得的竹原纤维增强棕榈油基树脂复合材料环保，且具有很好的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于天然多酚交联棕榈油基树脂的竹原纤维增强复合材料，按质量份数计为：竹原纤维80~100份、天然多酚交联剂/棕榈油基树脂80~120份和引发剂1~3份。

所述的天然多酚交联剂/棕榈油基树脂是由天然多酚交联剂和棕榈油脂肪酸丙烯酰胺乙酯共混得到。所述的天然多酚交联剂为甲基丙烯酸丁香酚酯、甲基丙烯酸没食子酸甲酯或甲基丙烯酸单宁酸酯。所述的引发剂为过氧化丁酮。