[發明專利]一種仿貝殼結構的超高含量纖維素增強聚合物復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110790751.8
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113524821B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 許民;孫浩;紀彤;畢紅杰;周欣圓
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: B32B21/14
• 分類號: B32B21/14;B32B21/13;B32B33/00;B32B37/06;B32B37/10;B32B37/00;B27K3/02;B27K3/20
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 趙君

1.一種仿貝殼結構的超高含量纖維素增強聚合物復合材料的制備方法，其特征在于，木材薄板經脫木素處理、TEMPO氧化處理后浸泡在無機離子溶液中進行離子交聯，取出后冷壓得到纖維素膜，在所得纖維素膜表面涂覆一層聚合物，按相鄰兩層纖維素膜的纖維方向相互垂直將涂覆有聚合物的纖維素膜層層堆疊、熱壓得到仿貝殼結構的超高含量纖維素增強聚合物復合材料；

所述TEMPO氧化處理是將脫木素處理所得樣品按質量體積比為1g:220mL加入TEMPO氧化處理液中，在60℃的條件下氧化反應24～48h；所述TEMPO氧化處理液包括體積質量比為100ml:0.016g:1.13g:10mL的0.1mol/L磷酸緩沖液、TEMPO、NaClO₂和0.1mol/LNaClO磷酸緩沖液；

所述無機離子溶液的濃度為0.1mol/L，所述無機離子為Ca²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Al³⁺或Mg²⁺中一種或多種的組合；所述浸泡為室溫下浸泡12h。

2.根據權利要求1所述一種仿貝殼結構的超高含量纖維素增強聚合物復合材料的制備方法，其特征在于，所述木材薄板的厚度為0.2～2mm，所述木材為巴爾沙木、楊木、桉木、杉木、椴木、柳木、泡桐或松木中的一種或多種的組合。

3.根據權利要求1或2所述一種仿貝殼結構的超高含量纖維素增強聚合物復合材料的制備方法，其特征在于，所述脫木素處理是將木材薄板置于濃度為1～2wt.％的亞氯酸鈉溶液中浸泡4～12h，所述亞氯酸鈉溶液通過冰乙酸調控pH值為4.6，所述脫木素處理的反應溫度為80℃。

4.根據權利要求3所述一種仿貝殼結構的超高含量纖維素增強聚合物復合材料的制備方法，其特征在于，所述冷壓的壓力為1～5MPa，冷壓溫度為室溫，冷壓時間為2～10h，所得纖維素膜的厚度為40～60μm。

5.根據權利要求4所述一種仿貝殼結構的超高含量纖維素增強聚合物復合材料的制備方法，其特征在于，所述聚合物為環氧樹脂、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯或聚酯樹脂中的一種或多種的組合，所述聚酯樹脂包括PET、PBT和/或PAR。

6.根據權利要求5所述一種仿貝殼結構的超高含量纖維素增強聚合物復合材料的制備方法，其特征在于，在纖維素膜表面涂覆聚合物時，聚合物與纖維素膜的質量比為5:100；所述堆疊層數為10～50層。

7.根據權利要求6所述一種仿貝殼結構的超高含量纖維素增強聚合物復合材料的制備方法，其特征在于，所述熱壓的壓力為1～20MPa，熱壓溫度為60～260℃，熱壓時間為2～10h。

8.一種如權利要求1-7任一所述的仿貝殼結構的超高含量纖維素增強聚合物復合材料的制備方法制備的仿貝殼結構的超高含量纖維素增強聚合物復合材料，其特征在于，纖維素含量為92.3～96.1wt.％。