CN105368008A - 一种废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，先将废旧涤棉织物依次进行预洗、灭菌、柔软处理、干燥，剪裁，得到增强织物；再将苯乙烯、过氧化环己酮、邻苯二甲酸二丁酯、2,5-二特丁基对苯二酚、偏苯三酸三辛酯、碳化硅、重质碳酸钙、十一烯酸甲酯、凝胶延迟剂混合，在50～80℃条件下静置30～60min，升温至90～130℃，加入环氧树脂乳液15～20份，混合，保温1～3h，得到树脂胶液；最后将增强织物和树脂胶液混合，硫化，经模压成型，得到复合材料。本发明使用废旧的涤棉织物为原料，有效实现了资源再利用，有利于减少对环境的污染以及节省新原料，所得复合材料具有优异的拉伸性能、弯曲性能和抗冲击性。

Description

一种废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于废旧涤棉织物处理技术领域，具体涉及一种废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法。
背景技术
资源匮乏、环境污染是当今人类共同面临的两大难题。因此，如何合理利用资源，对废弃物进行更合理、有效的回收再利用，从而转变经济增长方式，大力发展循环经济，走可持续发展的道路，是人类最关心的问题。
在人们生活消费水平日益提高的今天，对纺织品的需求量是迅速增加的，然而纺织品的使用周期却大大缩短。大量完好的织物、服装以垃圾的形式存在于我们的地球。据相关资料显示，纺织服装已经成为地球上增长最快的固体垃圾。由于合成化纤纺织品如涤纶、锦纶和腈纶等不易降解，所以掩埋后对土壤环境危害极大，此外，含有合成纤维的纺织品在燃烧过程中会产生大量有毒气体，造成大气污染。因此，废旧纺织品的回收再利用对资源的再利用和能源的节约，以及保护环境有着深远的意义。
目前，废旧纺织品的回收再利用方法主要有以下几种：①物理回收：对废旧纺织品进行初步的机械加工后，就可以被重新利用，或是得到一些初级原材料，此法利用有限，且附加值低；②能量回收：将废旧纺织品焚烧转化为热量，用于火力发电，专利CN101260335介绍了用废弃衣物燃料代替煤，此法易造成环境污染；③化学回收：将废旧纺织品中的高分子聚合物解聚，得到单体，然后再利用这些单体制造新的化学纤维，专利CN1035515介绍了对废旧涤棉织物中的涤纶进行解聚，再把低聚物与棉纤维进行分离，棉纤维经洗涤、干燥可用于造纸等工业，低聚物组分可直接用于合成聚酯产品，此法成本较高。上述几种方法都存在不足，废旧纺织品的高效利用课题还需要广泛研究。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，所得复合材料具有优异的拉伸性能、弯曲性能和抗冲击性。
一种废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将废旧涤棉织物依次进行预洗、灭菌、柔软处理、干燥，剪裁，得到增强织物；
步骤2，以重量份计，将苯乙烯3～9份、过氧化环己酮1～5份、邻苯二甲酸二丁酯2～6份、2,5-二特丁基对苯二酚1～4份、偏苯三酸三辛酯2～6份、碳化硅0.3～1.2份、重质碳酸钙0.1～0.7份、十一烯酸甲酯1～5份、凝胶延迟剂2～6份混合，在50～80℃条件下静置30～60min，升温至90～130℃，加入环氧树脂乳液15～20份，混合，保温1～3h，得到树脂胶液；
步骤3，将步骤1所得增强织物和步骤2所得树脂胶液混合，硫化，经模压成型，得到复合材料。
进一步地，步骤1中灭菌采用高压灭菌，灭菌压力为100kPa、温度120℃、时间15～20min。
进一步地，步骤1中柔软处理是将织物放入质量浓度2%的纯碱溶液中浸泡30～50min。
进一步地，步骤2中所述环氧树脂乳液为乙酸乙酯溶剂稀释型环氧树脂乳液，该乳液平均粒径为0.1～0.3μm，固含量为50%～60%。
进一步地，步骤3中硫化温度为150～170℃，时间为120～150min，压力为10～15MPa。
进一步地，步骤2中所述碳化硅是先由氢氧化钠溶液浸泡，再用丙烯酸树脂改性得到。
进一步地，步骤2中静置过程需通入CO2。
进一步地，步骤3中还需要加入以重量份计大豆磷脂1.2～3.5份。
本发明的复合材料拉伸断裂强度在45Mpa以上，弹性模量可达4.1Gpa，弯曲强度至少为79Mpa，弯曲模量为4.2Gpa以上，冲击强度在21.9J·cm2以上，具有优异的拉伸性能、弯曲性能和抗冲击性。本发明的制备方法使用废旧的涤棉织物为原料，有效实现了资源再利用，有利于减少对环境的污染以及节省新原料。
具体实施方式
实施例1
一种废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将废旧涤棉织物依次进行预洗、灭菌、柔软处理、干燥，剪裁，得到增强织物；
步骤2，以重量份计，将苯乙烯3份、过氧化环己酮1份、邻苯二甲酸二丁酯2份、2,5-二特丁基对苯二酚1份、偏苯三酸三辛酯2份、碳化硅0.3份、重质碳酸钙0.1份、十一烯酸甲酯1份、凝胶延迟剂2份混合，在50℃条件下静置60min，升温至90℃，加入环氧树脂乳液15份，混合，保温3h，得到树脂胶液；
步骤3，将步骤1所得增强织物和步骤2所得树脂胶液混合，硫化，经模压成型，得到复合材料。
其中，步骤1中灭菌采用高压灭菌，灭菌压力为100kPa、温度120℃、时间15～20min；柔软处理是将织物放入质量浓度2%的纯碱溶液中浸泡30～50min。步骤2中所述环氧树脂乳液为乙酸乙酯溶剂稀释型环氧树脂乳液，该乳液平均粒径为0.1μm，固含量为50%。步骤3中硫化温度为150℃，时间为150min，压力为10MPa。
实施例2
一种废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将废旧涤棉织物依次进行预洗、灭菌、柔软处理、干燥，剪裁，得到增强织物；
步骤2，以重量份计，将苯乙烯6份、过氧化环己酮2份、邻苯二甲酸二丁酯5份、2,5-二特丁基对苯二酚3份、偏苯三酸三辛酯5份、碳化硅0.9份、重质碳酸钙0.6份、十一烯酸甲酯2份、凝胶延迟剂5份混合，在60℃条件下静置50min，升温至100℃，加入环氧树脂乳液18份，混合，保温3h，得到树脂胶液；
步骤3，将步骤1所得增强织物和步骤2所得树脂胶液混合，硫化，经模压成型，得到复合材料。
其中，步骤1中灭菌采用高压灭菌，灭菌压力为100kPa、温度120℃、时间15～20min；柔软处理是将织物放入质量浓度2%的纯碱溶液中浸泡30～50min。步骤2中所述环氧树脂乳液为乙酸乙酯溶剂稀释型环氧树脂乳液，该乳液平均粒径为0.2μm，固含量为60%。步骤3中硫化温度为160℃，时间为140min，压力为15MPa。
实施例3
一种废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将废旧涤棉织物依次进行预洗、灭菌、柔软处理、干燥，剪裁，得到增强织物；
步骤2，以重量份计，将苯乙烯8份、过氧化环己酮2份、邻苯二甲酸二丁酯4份、2,5-二特丁基对苯二酚3份、偏苯三酸三辛酯4份、碳化硅1.1份、重质碳酸钙0.2份、十一烯酸甲酯3份、凝胶延迟剂5份混合，在50℃条件下静置55min，升温至120℃，加入环氧树脂乳液18份，混合，保温3h，得到树脂胶液；
步骤3，将步骤1所得增强织物和步骤2所得树脂胶液混合，硫化，经模压成型，得到复合材料。
其中，步骤1中灭菌采用高压灭菌，灭菌压力为100kPa、温度120℃、时间15～20min；柔软处理是将织物放入质量浓度2%的纯碱溶液中浸泡30～50min。步骤2中所述环氧树脂乳液为乙酸乙酯溶剂稀释型环氧树脂乳液，该乳液平均粒径为0.3μm，固含量为60%。步骤3中硫化温度为170℃，时间为120min，压力为15MPa。
实施例4
一种废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将废旧涤棉织物依次进行预洗、灭菌、柔软处理、干燥，剪裁，得到增强织物；
步骤2，以重量份计，将苯乙烯9份、过氧化环己酮5份、邻苯二甲酸二丁酯6份、2,5-二特丁基对苯二酚4份、偏苯三酸三辛酯6份、碳化硅1.2份、重质碳酸钙0.7份、十一烯酸甲酯5份、凝胶延迟剂6份混合，在80℃条件下静置30min，升温至130℃，加入环氧树脂乳液20份，混合，保温3h，得到树脂胶液；
步骤3，将步骤1所得增强织物和步骤2所得树脂胶液混合，硫化，经模压成型，得到复合材料。
其中，步骤1中灭菌采用高压灭菌，灭菌压力为100kPa、温度120℃、时间15～20min；柔软处理是将织物放入质量浓度2%的纯碱溶液中浸泡30～50min。步骤2中所述环氧树脂乳液为乙酸乙酯溶剂稀释型环氧树脂乳液，该乳液平均粒径为0.1μm，固含量为50%。步骤3中硫化温度为150℃，时间为150min，压力为10MPa。
实施例5
本实施例与实施例3的区别在于：步骤2中所述碳化硅粉末是先由氢氧化钠溶液浸泡，再用丙烯酸树脂改性得到。预处理的具体步骤是：将碳化硅置于5倍重量的10wt%的80℃的氢氧化钠溶液浸泡2小时，取出后脱水，置于40℃的丙烯酸树脂中（重量是未浸泡前的氧化锌粉末重量的5倍），保持1小时，取出后用30vol.%的乙醇水溶液清净后烘干。
实施例6
本实施例与实施例5的区别在于：步骤2中静置过程需通入CO2。
实施例7
本实施例与实施例6的区别在于：步骤3中还需要加入以重量份计大豆磷脂1.2～3.5份。
将实施例1至7所得复合材料进行性能检测，结果如下：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
拉伸断裂强度（Mpa） 45 49 50 48 65 63 61
弹性模量（Gpa） 4.3 4.7 4.1 4.4 4.5 5.9 5.8
弯曲强度（Mpa） 79 84 83 82 85 82 95
弯曲模量（Gpa） 4.2 4.5 4.8 4.3 4.4 4.6 5.5
冲击强度（J·cm2） 24.5 23.8 21.9 22.7 27.5 26.9 27.3
由上表可知，本发明的复合材料拉伸断裂强度在45Mpa以上，弹性模量可达4.1Gpa，弯曲强度至少为79Mpa，弯曲模量为4.2Gpa以上，冲击强度在21.9J·cm2以上，具有优异的拉伸性能、弯曲性能和抗冲击性。实施例5中将碳化硅粉末进行预处理后，可提高复合材料的拉伸性；实施例6中树脂胶液经过酸化处理后，可提高复合材料的抗冲击性；实施例7中通过大豆磷脂的加入，可以提高复合材料的弯曲性能。

Claims (8)

1.一种废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将废旧涤棉织物依次进行预洗、灭菌、柔软处理、干燥，剪裁，得到增强织物；
步骤2，以重量份计，将苯乙烯3～9份、过氧化环己酮1～5份、邻苯二甲酸二丁酯2～6份、2,5-二特丁基对苯二酚1～4份、偏苯三酸三辛酯2～6份、碳化硅0.3～1.2份、重质碳酸钙0.1～0.7份、十一烯酸甲酯1～5份、凝胶延迟剂2～6份混合，在50～80℃条件下静置30～60min，升温至90～130℃，加入环氧树脂乳液15～20份，混合，保温1～3h，得到树脂胶液；
步骤3，将步骤1所得增强织物和步骤2所得树脂胶液混合，硫化，经模压成型，得到复合材料。
2.根据权利要求1所述的废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中灭菌采用高压灭菌，灭菌压力为100kPa、温度120℃、时间15～20min。
3.根据权利要求1所述的废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中柔软处理是将织物放入质量浓度2%的纯碱溶液中浸泡30～50min。
4.根据权利要求1所述的废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2中所述环氧树脂乳液为乙酸乙酯溶剂稀释型环氧树脂乳液，该乳液平均粒径为0.1～0.3μm，固含量为50%～60%。
5.根据权利要求1所述的废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中硫化温度为150～170℃，时间为120～150min，压力为10～15MPa。
6.根据权利要求1所述的废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2中所述碳化硅是先由氢氧化钠溶液浸泡，再用丙烯酸树脂改性得到。
7.根据权利要求1所述的废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，其特征在于：步骤2中静置过程需通入CO2。
8.根据权利要求1所述的废旧涤棉织物增强热固性复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中还需要加入以重量份计大豆磷脂1.2～3.5份。
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