[發明專利]一種蠶繭增強聚氨酯復合材料、制備方法及應用

在審

• 申請號: 201810566226.6
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108864687A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 汪濤;譚藝;李飛;陳文浩;侯永飛;鐘琳;張夢雪
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08L89/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種蠶繭增強聚氨酯復合材料、制備方法及應用。包括以下步驟：將蠶繭殼通過一對熱軋輥擠壓，然后切割粉碎成3～10mm大小的顆粒；將蠶繭顆粒完全浸沒于聚氨酯溶液中，再抽真空排氣；將浸膠后的蠶繭顆粒填充到模具中，壓緊并固定好模具，然后真空干燥；將干燥后的蠶繭聚氨酯復合體用真空熱壓機進一步壓縮30～300s，即得蠶繭增強聚氨酯復合材料。所述蠶繭增強聚氨酯復合材料厚度5～20mm，蠶繭的體積分數為40～65％，復合材料具有優異的力學性能。本發明的工藝簡單，環保高效，成本低，產品可用于安全防護材料。

技術領域

本發明涉及一種纖維增強復合材料領域，具體涉及一種蠶繭增強聚氨酯復合材料、制備方法及應用。

背景技術

纖維增強復合材料已廣泛應用作工程結構材料，其具有低密度、比強度高的特性。目前，常見的纖維復合材料有玻璃纖維增強復合材料、芳綸纖維復合材料及碳纖維復合材料等。這些化學纖維雖然力學性能強，但也存在成本高、回收利用難、污染環境等問題。這些纖維通常與環氧樹脂、聚酯、聚酰胺等基體復合，復合材料的強度高，但是韌性很差，因此不適合于某些對韌性要求高的材料領域。相比而言，蠶絲纖維性能優良，韌性極好，且具有更低的密度，但絲紡織工藝極大地增加了纖維原料成本。蠶絲纖維與上述樹脂基體的復合還存在一定問題，蠶絲纖維的韌性不能發揮出來。

近年來，有研究用蠶繭作增強體制備復合材料。2015年的文獻Poiymer第56期93～101頁公開的名稱為“Silk cocoons as natural macro-balloon fillers in novelpolyurethane-based syntactic foams”，將天然蠶繭嵌入到聚氨酯合成泡沫中制備復合泡沫。2015年泰國研究者公開了將蠶繭與特制樹脂復合，經液壓8小時制成2cm厚的防彈材料。2017年的中國專利(CN 106965504 A)公開了一種高強蠶繭結構復合材料的制備方法，將蠶繭片拼接后與樹脂基體熱壓成復合材料，制備工藝還比較繁瑣。綜合來看，用蠶繭作復合材料的增強體有一定優勢，但在蠶繭結構利用和復合基體的選擇上還有需要改進的地方。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種蠶繭增強聚氨酯復合材料，所述復合材料的參數為：增強體為3～10mm大小的蠶繭殼碎顆粒，基體為聚氨酯，蠶繭的體積分數為40～65％，復合材料的厚度5～20mm。

本發明的目的之二是提高一種蠶繭增強聚氨酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)將蠶繭殼通過一對熱軋輥擠壓，然后切割粉碎成3～10mm大小的顆粒；

2)將蠶繭顆粒完全浸沒于聚氨酯溶液中，再抽真空排氣；

3)將浸膠后的蠶繭顆粒填充到模具中，壓緊并固定好模具，然后真空干燥；

4)將干燥后的蠶繭聚氨酯復合體用真空熱壓機進一步壓縮30～300s，即得蠶繭增強聚氨酯復合材料。

進一步，所述一種蠶繭增強聚氨酯復合材料的制備方法具體包括以下步驟：

a.將蠶繭殼送入熱軋輥壓縮，熱軋溫度100～130℃，軋輥壓力100～200bar，然后將壓縮后的蠶繭切割粉碎成3～10mm大小的顆粒；

b.將蠶繭顆粒浸入濃度20～35wt％的聚氨酯溶液中，再進行抽真空排氣1～5min，真空壓力-0.06～-0.09MPa；

c.將浸膠后的蠶繭顆粒填充到模具中，壓緊并固定好模具，然后在25～80℃下真空干燥，真空壓力-0.06～-0.09MPa；

d.將干燥后的蠶繭聚氨酯復合體用真空熱壓機進一步壓縮30～300s，即得蠶繭增強聚氨酯復合材料。

進一步，所述蠶繭殼為家蠶繭和野蠶繭。