CN105602268B - 一种植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料 - Google Patents

一种植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料及其制备方法，采用生物基反应性溶剂甲基丙烯酸异山梨醇酯与丙烯酸酯环氧大豆油共混制备生物基热固性树脂，将植物纤维、生物基热固性树脂和引发剂通过热压成型得到植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料。本发明制备的植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料和植物纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料均具有很好的弯曲强度、弯曲模量和弯曲应变性能。

Description

一种植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料
技术领域
本发明属于天然植物纤维增强树脂复合材料技术领域，具体涉及一种植物纤维增强生物基热固性树脂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。一般地，这些热固性树脂具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性能和工艺性能，但在使用过程中由于加入的有毒物质（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迫使人们开始寻求和开发新的可再生生物基树脂。丙烯酸酯环氧大豆油（AESO）是由大豆油经环氧化后与丙烯酸酯反应得到，目前在市场上已有大量生产，原料来源广泛、价格低廉，已被大量应用于涂料、可降解泡沫材料等领域。以AESO为原料制备植物纤维/大豆油基复合材料，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，交联度低、常温时粘度较大和耐热性差等缺点使得AESO在应用过程中必须与乙烯基单体进行共混，一方面是降低树脂粘度，改善AESO树脂的加工性能；另一方面，可以提高树脂交联密度，改善复合材料的力学性能和耐热性能。AESO与苯乙烯共聚制备力学性能优良的热固性树脂已有较多报道，但挥发性苯乙烯的使用仍无法避免空气污染的问题，并且2011年美国卫生和公众服务署正式将苯乙烯与可吸入玻璃纤维列为致癌物。因此，寻求新型的环境友好的生物基反应性溶剂与AESO共混制备高生物基含量的热固性树脂是促进AESO在天然纤维增强复合材料中得到广泛应用的关键。此外，以AESO为基体制备植物纤维复合材料，AESO的分子结构上包含长链脂肪酸的酯化物，其脂肪酸上含有3个羟基，通过与纤维表面羟基的氢键作用，显示出与植物纤维较好的相容性，可制备得到综合力学性能较好的植物纤维/大豆油基树脂复合材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料及其制备方法，解决大量使用价格昂贵的石油基树脂原料以及制备过程中有毒物质释放所导致的环境污染等问题。本发明制备的植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料具有很好的弯曲强度、弯曲模量和弯曲应变性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料的原料组成按质量份数计为：植物纤维80~100份、生物基热固性树脂80~100份和引发剂1~3份。
所述的植物纤维为麻纤维或原纤维；所述的生物基热固性树脂是由丙烯酸酯环氧大豆油（Acrylated epoxidized soybean oil，AESO）和甲基丙烯酸异山梨醇酯（Isosorbide-methacrylate，IM）共混得到；所述的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。
所述的生物基热固性树脂的制备过程为：将AESO 50~70份和IM 30~50份在室温下混合后磁力搅拌5~10min，即得生物基热固性树脂。
所述的IM是在超声波辅助、无溶剂条件下合成得到；合成过程为：将异山梨醇置于圆底烧瓶，随后加入甲基丙烯酸酐（Methacrylate anhydride，即MAA）和4-二甲基氨基吡啶，其中MAA与异山梨醇的摩尔比为2:1~4:1，4-二甲基氨基吡啶的用量为异山梨醇物质的量的3~5%；将烧瓶置于超声波水浴条件下，磁力搅拌500转/min、60 ℃反应12 h，超声波功率为80 W；反应产物分别经饱和NaHCO3溶液、0.5mol/L NaOH溶液、蒸馏水反复提纯3~5次后，用MgSO4干燥后真空抽滤，即得IM。
一种如上所述的植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料的具体制备步骤如下：
将生物基热固性树脂和引发剂均匀混合后涂覆在已干燥的植物纤维板坯上下表面，室温下以5~7 MPa 冷压4~6 min；保持压力不变，升温至60~80 ℃，预热压4~6 min；继续升温至150~170 ℃，热压20~40 min；隔热保压30~90 min，使之自然冷却至室温。
一种植物纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料的原料组成按质量份数计为：植物纤维80~100份、改性生物基热固性树脂80~100份和引发剂1~3份。
所述的植物纤维为麻纤维或竹纤维；所述的改性生物基热固性树脂是由异山梨醇、MAA和AESO在以4-二甲基氨基吡啶为催化剂的条件下合成得到；所述的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。
所述的改性生物基热固性树脂的合成过程为：将异山梨醇置于圆底烧瓶，随后加入MAA和4-二甲基氨基吡啶，其中MAA与异山梨醇的摩尔比为3:1，4-二甲基氨基吡啶的用量为异山梨醇物质的量的5%；将烧瓶置于超声波水浴锅中，磁力搅拌500转/min、60 ℃反应12h，超声波功率为80 W，反应结束得到IM混合液，该混合液主要含有IM和过量的MAA；将烧瓶移至普通水浴锅种，加入AESO（与理论生成的IM的质量比为1:1）使其与过量的MAA反应，此时理论上剩余的MAA与加入的AESO的摩尔比为4.26:1，MAA可以与AESO上的三个羟基反应，反应在60 ℃、磁力搅拌500转/min下进行6 h，使AESO转化成改性AESO，即MAESO；反应产物分别经饱和NaHCO3溶液、0.5mol/L NaOH溶液、蒸馏水反复提纯3~5次后，用MgSO4干燥后真空抽滤，得到IM和MAESO的混合液，其具体成分有IM、MAESO及未参与反应的AESO，即改性生物基热固性树脂。
一种如上所述的植物纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料的具体制备步骤如下：
将改性生物基热固性树脂和引发剂均匀混合后涂覆在已干燥的植物纤维板坯上下表面，室温下以5~7 MPa 冷压4~6 min；保持压力不变，升温至60~80 ℃，预热压4~6 min；继续升温至150~170 ℃，热压20~40 min；隔热保压30~90 min，使之自然冷却至室温。
本发明的有益效果在于：本发明制备的植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料和植物纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料是一类生物基含量高、树脂基体不含有毒的反应性溶剂、环境友好的复合材料；该类复合材料具有很好的弯曲强度、弯曲模量和弯曲应变性能，与纯AESO树脂和植物纤维制成的复合材料相比，具有显著提高的弯曲强度和弯曲模量，且生物基热固性树脂经改性后，植物纤维复合材料的弯曲强度和弯曲模量进一步提高。
附图说明
图1是植物纤维复合材料的弯曲强度；其中，AESO表示对比例1中竹原纤维/大豆油树脂复合材料和对比例3中大麻纤维/大豆油树脂复合材料；IM-AESO表示实施例1中竹原纤维增强生物基热固性树脂复合材料和实施例3中大麻纤维增强生物基热固性树脂复合材料；IM-MAESO表示实施例2中竹原纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料和实施例4中大麻纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料；IM表示对比例2中竹原纤维/异山梨醇基树脂复合材料和对比例4中大麻纤维/异山梨醇基树脂复合材料；图中矩形柱上下方横线表示数据均值的标准差，柱状图上方无相同字母的表示两组数据之间差异显著，否则差异不显著；
图2是植物纤维复合材料的弯曲模量；
图3是植物纤维复合材料的弯曲应变。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不仅仅限于这些实施例。
对比例1
原料：竹原纤维（平均长度22.81 mm，平均宽度150 μm），购自福建海博斯化学技术有限公司；丙烯酸酯环氧大豆油（AESO）（型号：F03；粘度（23℃）：8000~20000 cps；酸值：≤12 mgKOH/g），购自江苏利田科技股份有限公司；过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）购自西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。
竹原纤维/大豆油树脂复合材料的制备方法：称取20 g大豆油树脂和1.0 g TBPB，混合后用玻棒搅匀1 min；将干燥后的竹原纤维从烘箱中取出后用塑料密封袋包好后待冷却至室温时，3~5片纤维毡按正交方向叠合排布成纤维板坯，把混合均匀的大豆油树脂及添加剂均匀涂敷在纤维板坯的两表面，然后移至钢模中在室温以及6 MPa压力下冷压5 min，使树脂渗透入纤维板坯中；然后热压机升温至70 ℃在6 MPa下预热压5 min；继续升温至160 ℃，压力6 MPa热压30 min；热压完成后模具隔热保压60 min，并使之自然冷却至室温。
所述制备过程中，大豆油树脂为丙烯酸酯环氧大豆油（AESO）树脂，AESO与竹原纤维的质量比为1: 1。
对比例2：
原料：竹原纤维（平均长度22.81mm，平均宽度150 μm），购自福建海博斯化学技术有限公司；异山梨醇、甲基丙烯酸酐（MAA）和过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）均购自西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。
竹原纤维/异山梨醇基树脂复合材料的制备方法包括以下步骤：
（1）甲基丙烯酸异山梨醇酯树脂（IM）的合成过程：将异山梨醇置于圆底烧瓶，随后加入MAA和4-二甲基氨基吡啶，其中MAA与异山梨醇的摩尔比为3:1，4-二甲基氨基吡啶的用量为异山梨醇物质的量的5%；将烧瓶置于超声波水浴锅中，磁力搅拌500转/min、60 ℃反应12 h，超声波功率为80 W；反应产物分别经饱和NaHCO3溶液、0.5 mol/L NaOH溶液、蒸馏水反复提纯5次后，用MgSO4干燥后真空抽滤，即得甲基丙烯酸异山梨醇酯树脂。
（2）竹原纤维/异山梨醇基树脂复合材料的制备方法：称取20 g异山梨醇基树脂和1.0 g TBPB，混合后用玻棒搅匀1 min；将干燥后的竹原纤维从烘箱中取出后用塑料密封袋包好后待冷却至室温时，3~5片纤维毡按正交方向叠合排布成纤维板坯，把混合均匀的异山梨醇基树脂及添加剂均匀涂敷在纤维板坯的两表面，然后移至钢模中在室温以及6 MPa压力下冷压5 min，使树脂渗透入纤维板坯中；然后热压机升温至70 ℃在6 MPa下预热压5min；继续升温至160 ℃，压力6 MPa热压30 min；热压完成后模具隔热保压60 min，并使之自然冷却至室温。
所述制备过程中，异山梨醇基树脂为甲基丙烯酸异山梨醇酯树脂，异山梨醇基树脂与竹原纤维的质量比为1: 1。
对比例3
原料：大麻纤维（平均长度22.81 mm，平均宽度150 μm），购自福建海博斯化学技术有限公司；丙烯酸酯环氧大豆油（AESO）（型号：F03；粘度（23℃）：8000~20000 cps；酸值：≤12 mgKOH/g），购自江苏利田科技股份有限公司；过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）购自西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。
大麻纤维/大豆油树脂复合材料的制备方法：称取20 g大豆油树脂和1.0 g TBPB，混合后用玻棒搅匀1 min；将干燥后的大麻纤维从烘箱中取出后用塑料密封袋包好后待冷却至室温时，3~5片纤维毡按正交方向叠合排布成纤维板坯，把混合均匀的大豆油树脂及添加剂均匀涂敷在纤维板坯的两表面，然后移至钢模中在室温以及6 MPa压力下冷压5 min，使树脂渗透入纤维板坯中；然后热压机升温至70 ℃在6 MPa下预热压5 min；继续升温至160 ℃，压力6 MPa热压30 min；热压完成后模具隔热保压60 min，并使之自然冷却至室温。
所述制备过程中，大豆油树脂为丙烯酸酯环氧大豆油（AESO）树脂，AESO与大麻纤维的质量比为1: 1。
对比例4：
原料：大麻纤维（平均长度22.81 mm，平均宽度150 μm），购自福建海博斯化学技术有限公司；异山梨醇、甲基丙烯酸酐（MAA）和过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）均购自西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。
大麻纤维/异山梨醇基树脂复合材料的制备方法包括以下步骤：
（1）甲基丙烯酸异山梨醇酯树脂（IM）的合成过程：将异山梨醇置于圆底烧瓶，随后加入MAA和4-二甲基氨基吡啶，其中MAA与异山梨醇的摩尔比为3:1，4-二甲基氨基吡啶的用量为异山梨醇物质的量的5%；将烧瓶置于超声波水浴锅中，磁力搅拌500转/min、60 ℃反应12 h，超声波功率为80 W；反应产物分别经饱和NaHCO3溶液、0.5 mol/L NaOH溶液、蒸馏水反复提纯5次后，用MgSO4干燥后真空抽滤，即得甲基丙烯酸异山梨醇酯树脂。
（2）大麻纤维/异山梨醇基树脂复合材料的制备方法：称取20 g异山梨醇基树脂和1.0 g TBPB，混合后用玻棒搅匀1 min；将干燥后的大麻纤维从烘箱中取出后用塑料密封袋包好后待冷却至室温时，3~5片纤维毡按正交方向叠合排布成纤维板坯，把混合均匀的异山梨醇基树脂及添加剂均匀涂敷在纤维板坯的两表面，然后移至钢模中在室温以及6 MPa压力下冷压5 min，使树脂渗透入纤维板坯中；然后热压机升温至70 ℃在6 MPa下预热压5min；继续升温至160 ℃，压力6 MPa热压30 min；热压完成后模具隔热保压60 min，并使之自然冷却至室温。
所述制备过程中，异山梨醇基树脂为甲基丙烯酸异山梨醇酯树脂，异山梨醇基树脂与大麻纤维的质量比为1: 1。
实施例1
原料：竹原纤维（平均长度22.81 mm，平均宽度150 μm），购自福建海博斯化学技术有限公司；丙烯酸酯环氧大豆油（AESO）（型号：F03；粘度（23℃）：8000~20000 cps；酸值：≤12 mgKOH/g），购自江苏利田科技股份有限公司；异山梨醇、甲基丙烯酸酐（MAA）和过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）均购自西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。
竹原纤维增强生物基热固性树脂复合材料的制备方法包括以下步骤：
（1）甲基丙烯酸异山梨醇酯（IM）的合成过程：将异山梨醇置于圆底烧瓶，随后加入MAA和4-二甲基氨基吡啶，其中MAA与异山梨醇的摩尔比为3:1，4-二甲基氨基吡啶的用量为异山梨醇物质的量的5%；将烧瓶置于超声波水浴锅中，磁力搅拌500转/min、60 ℃反应12h，超声波功率为80 W；反应产物分别经饱和NaHCO3溶液、0.5 mol/L NaOH溶液、蒸馏水反复提纯5次后，用MgSO4干燥后真空抽滤，即得甲基丙烯酸异山梨醇酯；
（2）生物基热固性树脂的制备过程：将AESO 50 g和步骤（1）制得的IM 50 g在室温下混合后磁力搅拌5 min，即得生物基热固性树脂；
（3）竹原纤维增强生物基热固性树脂复合材料的制备过程：称取20 g步骤（2）制得的生物基热固性树脂和1.0 g TBPB，混合后用玻棒搅匀1 min；将干燥后的竹原纤维从烘箱中取出后用塑料密封袋包好后待冷却至室温时，3~5片纤维毡按正交方向叠合排布成纤维板坯，把混合均匀的生物基树脂及添加剂均匀涂敷在纤维板坯的两表面，然后移至钢模中在室温以及6 MPa压力下冷压5 min，使树脂渗透入纤维板坯中；然后热压机升温至70 ℃在6 MPa下预热压5 min；继续升温至160 ℃，压力6 MPa热压30 min；热压完成后模具隔热保压60 min，并使之自然冷却至室温。
所述制备过程中，竹原纤维与生物基热固性树脂的质量比为1: 1。
实施例2
原料：竹原纤维（平均长度22.81 mm，平均宽度150 μm），购自福建海博斯化学技术有限公司；丙烯酸酯环氧大豆油（AESO）（型号：F03；粘度（23 ℃）：8000~20000 cps；酸值：≤12 mgKOH/g），购自江苏利田科技股份有限公司；异山梨醇、甲基丙烯酸酐（MAA）和过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）均购自西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。
竹原纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料的制备方法包括以下步骤：
（1）改性生物基热固性树脂的合成过程：将异山梨醇置于圆底烧瓶，随后加入MAA和4-二甲基氨基吡啶，其中MAA与异山梨醇的摩尔比为3:1，4-二甲基氨基吡啶的用量为异山梨醇物质的量的5%；将烧瓶置于超声波水浴锅中，磁力搅拌500转/min、60 ℃反应12 h，超声波功率为80 W，反应结束得到甲基丙烯酸异山梨醇酯（IM）混合液，加入AESO，AESO与生成的IM的质量比为1:1，反应在60 ℃、磁力搅拌500转/min下进行6 h，使AESO转化成改性AESO，即MAESO；反应产物分别经饱和NaHCO3溶液、0.5 mol/L NaOH溶液、蒸馏水反复提纯5次后，用MgSO4干燥后真空抽滤，得到改性生物基热固性树脂。
竹原纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料的制备方法：称取20 g改性生物基热固性树脂和1 g TBPB，混合后用玻棒搅匀1 min；将干燥后的竹原纤维从烘箱中取出后用塑料密封袋包好后待冷却至室温时，3~5片纤维毡按正交方向叠合排布成纤维板坯，把混合均匀的改性生物基热固性树脂及添加剂均匀涂敷在纤维板坯的两表面，然后移至钢模中在室温以及6 MPa压力下冷压5 min，使树脂渗透入纤维板坯中；然后热压机升温至70 ℃在6MPa下预热压5 min；继续升温至160 ℃，压力6 MPa热压30 min；热压完成后模具隔热保压60 min，并使之自然冷却至室温。
所述制备过程中，竹原纤维与改性生物基热固性树脂的质量比为1: 1。
实施例3
原料：大麻纤维（平均长度22.81 mm，平均宽度150 μm），购自福建海博斯化学技术有限公司；丙烯酸酯环氧大豆油（AESO）（型号：F03；粘度（23℃）：8000~20000 cps；酸值：≤12 mgKOH/g），购自江苏利田科技股份有限公司；异山梨醇、甲基丙烯酸酐（MAA）和过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）均购自西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。
大麻纤维增强生物基热固性树脂复合材料的制备方法包括以下步骤：
（1）甲基丙烯酸异山梨醇酯（IM）的合成过程：将异山梨醇置于圆底烧瓶，随后加入MAA和4-二甲基氨基吡啶，其中MAA与异山梨醇的摩尔比为3:1，4-二甲基氨基吡啶的用量为异山梨醇物质的量的5%；将烧瓶置于超声波水浴锅中，磁力搅拌500转/min、60 ℃反应12h，超声波功率为80 W；反应产物分别经饱和NaHCO3溶液、0.5 mol/L NaOH溶液、蒸馏水反复提纯5次后，用MgSO4干燥后真空抽滤，即得甲基丙烯酸异山梨醇酯；
（2）生物基热固性树脂的制备过程：将AESO 50 g和步骤（1）制得的IM 50 g在室温下混合后磁力搅拌5 min，即得生物基热固性树脂；
（3）大麻纤维增强生物基热固性树脂复合材料的制备过程：称取20 g步骤（2）制得的生物基热固性树脂和1.0 g TBPB，混合后用玻棒搅匀1 min；将干燥后的大麻纤维从烘箱中取出后用塑料密封袋包好后待冷却至室温时，3~5片纤维毡按正交方向叠合排布成纤维板坯，把混合均匀的生物基树脂及添加剂均匀涂敷在纤维板坯的两表面，然后移至钢模中在室温以及6 MPa压力下冷压5 min，使树脂渗透入纤维板坯中；然后热压机升温至70 ℃在6 MPa下预热压5 min；继续升温至160 ℃，压力6 MPa热压30 min；热压完成后模具隔热保压60 min，并使之自然冷却至室温。
所述制备过程中，大麻纤维与生物基热固性树脂的质量比为1: 1。
实施例4
原料：大麻纤维（平均长度22.81 mm，平均宽度150 μm），购自福建海博斯化学技术有限公司；丙烯酸酯环氧大豆油（AESO）（型号：F03；粘度（23 ℃）：8000~20000 cps；酸值：≤12 mgKOH/g），购自江苏利田科技股份有限公司；异山梨醇、甲基丙烯酸酐（MAA）和过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）均购自西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。
大麻纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料的制备方法包括以下步骤：
（1）改性生物基热固性树脂的合成过程：将异山梨醇置于圆底烧瓶，随后加入MAA和4-二甲基氨基吡啶，其中MAA与异山梨醇的摩尔比为3:1，4-二甲基氨基吡啶的用量为异山梨醇物质的量的5%；将烧瓶置于超声波水浴锅中，磁力搅拌500转/min、60 ℃反应12 h，超声波功率为80 W，反应结束得到甲基丙烯酸异山梨醇酯（IM）混合液，加入AESO，AESO与生成的IM的质量比为1:1，反应在60 ℃、磁力搅拌500转/min下进行6 h，使AESO转化成改性AESO，即MAESO；反应产物分别经饱和NaHCO3溶液、0.5 mol/L NaOH溶液、蒸馏水反复提纯5次后，用MgSO4干燥后真空抽滤，得到改性生物基热固性树脂。
大麻纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料的制备方法：称取20 g改性生物基热固性树脂和1 g TBPB，混合后用玻棒搅匀1 min；将干燥后的大麻纤维从烘箱中取出后用塑料密封袋包好后待冷却至室温时，3~5片纤维毡按正交方向叠合排布成纤维板坯，把混合均匀的改性生物基热固性树脂及添加剂均匀涂敷在纤维板坯的两表面，然后移至钢模中在室温以及6 MPa压力下冷压5 min，使树脂渗透入纤维板坯中；然后热压机升温至70 ℃在6MPa下预热压5 min；继续升温至160 ℃，压力6 MPa热压30 min；热压完成后模具隔热保压60 min，并使之自然冷却至室温。
所述制备过程中，大麻纤维与改性生物基热固性树脂的质量比为1: 1。
复合材料板弯曲性能测试：
复合材料板弯曲性能的测试样品为长条状（规格：80 mm×10 mm×3.0 mm），测试依据GB1449-83标准进行，在微机控制电子万能试验机上完成，每组测试试样不少于5根。
竹原纤维增强生物基热固性树脂复合材料的弯曲强度：
由图1知，与AESO的竹原纤维复合材料（弯曲强度为36.28 MPa）比较，IM的竹原纤维复合材料的弯曲强度增加至85.65 MPa，提高136.08%；当对生物基热固性树脂进一步改性后（即IM-MAESO树脂），IM-MAESO的竹原纤维复合材料的弯曲强度为96.43 MPa，较IM-AESO的竹原纤维复合材料提高12.58%；而且，IM-AESO和IM-MAESO的竹原纤维复合材料的弯曲强度与IM的竹原纤维复合材料的弯曲强度无显著差异。
大麻纤维增强生物基热固性树脂复合材料的弯曲强度：
由图1知，与AESO的大麻纤维复合材料（弯曲强度为74.87 MPa）比较， IM的大麻纤维复合材料的弯曲强度增加至129.68 MPa，提高73.21%；当对生物基热固性树脂进一步改性后（即IM-MAESO树脂），IM-MAESO的大麻纤维复合材料的弯曲强度为136.52 MPa，与IM-AESO的大麻纤维复合材料无显著差异；而且，IM-AESO和IM-MAESO的大麻纤维复合材料的弯曲强度与IM的大麻纤维复合材料的弯曲强度无显著差异。
竹原纤维增强生物基热固性树脂复合材料的弯曲模量：
由图2知，与AESO的竹原纤维复合材料（弯曲模量为2.64 GPa）比较， IM的竹原纤维复合材料的弯曲模量增加至5.93 GPa，提高124.62%；当对生物基热固性树脂进一步改性后（即IM-MAESO树脂），IM-MAESO的竹原纤维复合材料的弯曲模量为6.77 GPa，较IM-AESO的竹原纤维复合材料提高14.17%； IM的竹原纤维复合材料的弯曲模量为7.97 GPa，较IM-AESO的竹原纤维复合材料提高34.40%，但与IM-MAESO的竹原纤维复合材料无显著差异。
大麻纤维增强生物基热固性树脂复合材料的弯曲模量：
由图2知，与AESO的大麻纤维复合材料（弯曲模量为5.55 GPa）比较， IM的大麻纤维复合材料的弯曲模量增加至10.34 GPa，提高73.21%；当对生物基热固性树脂进一步改性后（即IM-MAESO树脂），IM-MAESO的大麻纤维复合材料的弯曲模量为9.86 GPa，较IM-AESO复合材料无显著差异；而且，IM-AESO和IM-MAESO的大麻纤维复合材料的弯曲模量与IM的大麻纤维复合材料的弯曲模量无显著差异。
竹原纤维增强生物基热固性树脂复合材料的弯曲应变：
由图3知，AESO的竹原纤维复合材料的弯曲应变为4.28%，当以IM-AESO、IM-MAESO和IM为基体时，竹原纤维复合材料的弯曲应变分别降低至2.22%、2.01%和1.80%，且三者间无显著差异。
大麻纤维增强生物基热固性树脂复合材料的弯曲应变：
由图3知，AESO的大麻纤维复合材料的弯曲应变为3.99%，当以IM-AESO、IM-MAESO和IM为基体时，大麻纤维复合材料的弯曲应变分别降低至2.54%、2.67%和2.23%，且三者间无显著差异。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料，其特征在于：所述的复合材料的原料组成按质量份数计为：植物纤维80~100份、生物基热固性树脂80~100份和引发剂1~3份；所述的生物基热固性树脂是由丙烯酸酯环氧大豆油和甲基丙烯酸异山梨醇酯共混得到。
2.根据权利要求1所述的植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料，其特征在于：所述的植物纤维为麻纤维或竹纤维；所述的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。
3. 根据权利要求1所述的植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料，其特征在于：所述的生物基热固性树脂的制备过程为：将丙烯酸酯环氧大豆油50~70份和甲基丙烯酸异山梨醇酯30~50份在室温下混合后磁力搅拌5~10 min，即得生物基热固性树脂。
4. 根据权利要求1所述的植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料，其特征在于：所述的甲基丙烯酸异山梨醇酯是在超声波辅助、无溶剂条件下合成得到，合成过程为：将异山梨醇置于圆底烧瓶，随后加入甲基丙烯酸酐和4-二甲基氨基吡啶，其中甲基丙烯酸酐与异山梨醇的摩尔比为2:1~4:1，4-二甲基氨基吡啶的用量为异山梨醇物质的量的3~5%；随后将烧瓶置于超声波水浴锅中，磁力搅拌500 转/min、60 ℃反应12 h，超声波功率为80 W；反应产物分别经饱和NaHCO3溶液、0.5 mol/L NaOH溶液、蒸馏水反复提纯3~5次后，用MgSO4干燥后真空抽滤，即得甲基丙烯酸异山梨醇酯。
5. 一种制备如权利要求1所述的植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料的方法，其特征在于：将生物基热固性树脂和引发剂均匀混合后涂敷在植物纤维板坯的上下表面，通过手工铺装模压成型制得植物纤维增强生物基热固性树脂复合材料，具体步骤如下：将生物基热固性树脂和引发剂均匀混合后涂覆在已干燥的植物纤维板坯上下表面，室温下以5~7 MPa冷压4~6 min；保持压力不变，升温至60~80 ℃，预热压4~6 min；继续升温至150~170℃，热压20~40 min；隔热保压30~90 min，使之自然冷却至室温。
6.一种植物纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料，其特征在于：所述的复合材料的原料组成按质量份数计为：植物纤维80~100份、改性生物基热固性树脂80~100份和引发剂1~3份；所述的改性生物基热固性树脂是由异山梨醇、甲基丙烯酸酐和丙烯酸酯环氧大豆油在以4-二甲基氨基吡啶为催化剂的条件下合成得到。
7.根据权利要求6所述的植物纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料，其特征在于：所述的植物纤维为麻纤维或竹纤维；所述的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。
8.根据权利要求6所述的植物纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料，其特征在于：所述的改性生物基热固性树脂的合成过程为：将异山梨醇置于圆底烧瓶，随后加入甲基丙烯酸酐和4-二甲基氨基吡啶，其中甲基丙烯酸酐与异山梨醇的摩尔比为3:1，4-二甲基氨基吡啶的用量为异山梨醇物质的量的5%；随后将烧瓶置于超声波水浴条件下，磁力搅拌500转/min、60 ℃反应12 h，超声波功率为80 W，反应结束得到甲基丙烯酸异山梨醇酯混合液；将烧瓶移至普通水浴锅，加入丙烯酸酯环氧大豆油，丙烯酸酯环氧大豆油与理论生成的甲基丙烯酸异山梨醇酯的质量比为1:1，在60 ℃、磁力搅拌500 转/min下反应6 h；反应产物分别经饱和NaHCO3溶液、0.5mol/L NaOH溶液、蒸馏水反复提纯3~5次后，用MgSO4干燥后真空抽滤，得到改性生物基热固性树脂。
9.一种制备如权利要求6所述的植物纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料的方法，其特征在于：将改性生物基热固性树脂和引发剂均匀混合后涂敷在植物纤维板坯的上下表面，通过手工铺装模压成型制得所述的植物纤维增强改性生物基热固性树脂复合材料，具体步骤如下：将改性生物基热固性树脂和引发剂均匀混合后涂覆在已干燥的植物纤维板坯上下表面，室温下以5~7 MPa冷压4~6 min；保持压力不变，升温至60~80℃，预热压4~6 min ；继续升温至150~170 ℃，热压20~40 min；隔热保压30~90 min，使之自然冷却至室温。
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CN110938285A (zh) * 2018-09-21 2020-03-31 广西大学 一种甘蔗渣与玻璃纤维复合增强环氧树脂材料及其制备方法
CN111533843B (zh) * 2020-05-14 2022-01-11 福建农林大学 一种高性能生物基树脂及其制备方法和应用

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2628520C (en) * 2007-05-14 2011-11-01 Rohm And Haas Company Curable and cured wood particle composites and method of making same
EP2644634A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-02 Cytec Surface Specialties, S.A. Radiation curable (meth)acrylated compounds
EP2898018A4 (en) * 2012-09-17 2016-07-20 Ndsu Res Foundation BLOCKED BIO-BASED CARBOXYLIC ACIDS AND THEIR USE IN HEAT-CURABLE MATERIALS
CN104212142B (zh) * 2014-09-18 2016-04-06 福建农林大学 一种竹原纤维增强改性植物油基不饱和聚酯复合材料
CN105198892B (zh) * 2015-08-31 2018-03-09 南京工业大学 一种异山梨醇丙烯酸酯的合成方法及其提高聚合物热性能的应用

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