[發明專利]PET廢纖/竹原纖維增強不飽和聚酯復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410020269.6
• 申請日: 2014-01-16
• 公開（公告）號: CN103802410A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 邱仁輝;沈云玉;謝天順;劉文地;陳婷婷;許博皓;林榮永
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: B32B27/04
• 分類號: B32B27/04;B32B27/02;B32B27/36;B32B9/02;B32B37/06;B32B37/08;C08L67/06;C08L51/08;C08F283/01;B29C43/02;B29C43/32
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于纖維增強樹脂復合材料技術領域，具體涉及PET廢纖/竹原纖維增強不飽和聚酯復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）銷量的日益增加，廢棄PET纖維的數量劇增，造成資源浪費和環境污染，尤其是高溫過濾材料制造中使用的PET下腳料及其廢棄物，由于纖維經過無機物表面改性，廢棄的PET纖維無法再熔融回收利用，只能廢棄作為填埋物。PET廢纖化學惰性強，暴露在大自然中短時間內不易被降解，占據了大量空間。因此，其回收利用日益受到人們的重視。PET纖維拉伸強度與韌性較好，但是其彈性模量較低，以其作為樹脂的增強體所得到的復合材料彈性模量較低，限制了其在實際工程中的應用。近年來，利用天然植物纖維增強聚合物復合材料的研究受到了人們的廣泛關注。天然植物纖維質輕、來源廣、價格便宜，且環保、可再生，用其與聚合物制成復合材料不僅可降低復合材料的成本，而且復合材料具有易降解、無污染等優點。竹纖維具有很高的比強度與比模量，單根毛竹纖維軸向拉伸強度可達到1.69GPa，最大拉伸模量可達32.0-34.6GPa。因此，把PET纖維與竹纖維作為混雜體系以增強樹脂基體，可充分利用PET纖維的高韌性與竹纖維的高模量的優點，通過適當的工藝條件可以制備出一種新型的纖維增強樹脂基復合材料。另外，由于親水性的植物纖維與憎水性的PET纖維及基體間的相容性差，植物纖維/PET纖維混雜增強樹脂基復合材料的力學性能不高。纖維表面等離子體處理是一種簡便快速而且成本低的提高纖維與樹脂相容性的方法。采用等離子體處理PET廢纖，可以改變PET纖維的表面形態與表面能，可使纖維表面的大分子鏈發生斷裂形成活性自由基，有利于與基體樹脂形成強界面結合。采用等離子體處理竹原纖維，會使竹纖維表面葡萄糖苷鍵斷裂生成大分子自由基。等離子體處理PET廢纖和竹原纖維后形成的表面自由基可與不飽和聚酯樹脂中的不飽和雙鍵發生交聯反應，從而改善纖維與樹脂的界面相容性，提高復合材料的力學性能。

發明內容

本發明的目的在于提供改性PET廢纖/竹原纖維增強不飽和聚酯復合材料及其制備方法，采用竹原纖維與PET廢纖增強不飽和聚酯，解決了高溫過濾材料制造中使用的PET下腳料及其廢棄物難降解、回收難度大等問題，并顯著改善了現有技術中竹纖維、PET廢纖與樹脂界面結合強度低，制備出的復合材料力學性能低等問題。本發明制備的PET廢纖/竹原纖維增強不飽和聚酯復合材料和改性PET廢纖/竹原纖維增強不飽和聚酯復合材料均具有較高的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種PET廢纖/竹原纖維增強不飽和聚酯復合材料，是由PET廢纖、竹原纖維、不飽和聚酯樹脂、交聯劑、促進劑和引發劑通過熱壓成型工藝得到；所述的復合材料的原料組成按質量份數計為：?PET廢纖16-64份，竹原纖維16-64份，不飽和聚酯樹脂80-100份，交聯劑1-3份，促進劑0.5-1.5份，引發劑3-7份。

????所采用的PET廢纖為中國節能海東青新材料集團有限公司高溫濾材的廢棄料；竹原纖維為福建海博斯化學技術有限公司采用機械法結合生物溶劑制備的原纖維；所述的不飽和聚酯樹脂為鄰苯二甲酸型不飽和聚酯樹脂；所述的交聯劑為苯乙烯；所述的促進劑為環烷酸鈷；所述的引發劑為過氧化丁酮。

一種如上所述的PET廢纖/竹原纖維增強不飽和聚酯復合材料的制備方法的具體步驟如下：

（1）取PET廢纖和竹原纖維混合均勻，用棉花開松機梳理成寬100cm、厚度為0.5cm的混合纖維氈，然后裁剪成22cm×22cm的規格后，置于100-105℃烘箱中烘至絕干；

（2）將不飽和聚酯樹脂、交聯劑、促進劑和引發劑，混合后攪拌1min，使之混合均勻；

（3）將烘至絕干的混合纖維氈取出，用塑料密封袋包好，冷卻至室溫，將纖維氈排布成纖維板坯；把不飽和聚酯樹脂、交聯劑、促進劑和引發劑混合物均勻涂敷在纖維板坯的表面，然后板坯移至鋼模中在室溫下以6-8MPa的壓力冷壓5-10min，使樹脂滲透板坯；然后熱壓機升溫至80-100℃在6-8MPa壓力下熱壓5-10min；繼續升溫至100-120℃，壓力保持不變，熱壓30-60min；熱壓完成后模具隔熱保壓60-120min，并使之自然冷卻至室溫。

通過對PET廢纖、竹原纖維進行改性，制得性能更佳的等離子體改性PET廢纖/竹原纖維增強不飽和聚酯復合材料。