CN108264731A - 植物纤维毡环氧复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

植物纤维毡环氧复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种植物纤维毡环氧复合材料及其制备方法和应用，属于纤维材料技术领域。该复合材料由植物纤维毡和环氧树脂材料经热压成型制得，热压成型的温度为30‑140℃，压力为20000‑40000MPa，制成后的复合材料面重为800‑2000g/m2，其中，环氧树脂材料占面重的20‑60％。本发明制成的植物纤维毡环氧复合材料的质量轻、耐水、耐霉变、耐火、防潮、强度高等综合性能较好，使产品能应用于汽车零部件、建筑地板、建筑室内外墙体、建筑瓷砖、吊顶材料中，扩大了产品的应用领域，提高了产业发展和经济效益。

Description

植物纤维毡环氧复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种纤维毡材料，尤其涉及一种植物纤维毡环氧复合材料及其制备方法和应用，属于纤维材料技术领域。
背景技术
植物纤维毡材料是近年来兴起的一种新型材料，它制成的产品质量轻、强度高、颜色鲜艳、质感好，而且是一种环境友好材料，可代替部分塑料、玻璃、陶瓷等材料。
但是，现有技术中的植物纤维毡材料有极大的吸水性，不防潮，在潮湿环境下的运用受到了极大的限制。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种质量轻、耐水、耐火、耐霉变、防潮、强度高的植物纤维毡环氧复合材料。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：植物纤维毡环氧复合材料，所述复合材料由植物纤维毡和环氧树脂材料复合而成，面重为800-2000g/m2，其中，环氧树脂材料占面重的20-60％。
本发明植物纤维毡环氧复合材料通过植物纤维毡和环氧树脂材料热压成型制成，体现了植物纤维材料的轻量化，以及环氧材料的加工便利性，使两者性能良好的结合，得到质量轻、耐水、耐火、耐霉变、防潮、强度高的植物纤维毡环氧复合材料。
在上述的植物纤维毡环氧复合材料中，所述植物纤维毡主要由以下质量百分比成分组成：木纤维：75-85％，粘合剂：15-25％。
在上述的植物纤维毡环氧复合材料中，所述粘合剂为酚醛树脂、丙烯酸树脂中的至少一种。
在上述的植物纤维毡环氧复合材料中，所述木纤维由第一木纤维和第二木纤维按质量比为1：(0.5-2)混合而成。
在上述的植物纤维毡环氧复合材料中，所述第一木纤维的密度为0.4-0.6g/cm3、含水率为12-15％、直径为40-60μm、长径比为100-200:1；所述第二木纤维的密度为0.4-0.6g/cm3、含水率为8-13％、直径为0.2-0.5mm、长径比为1-6:1。
本发明由两种不同尺寸的木纤维混合制成的植物纤维毡的强度等综合性能要明显优于由单一尺寸的木纤维制成的植物纤维毡的综合性能。
本发明的第二个目的在于提供上述植物纤维毡环氧复合材料的制备方法，所述制备方法为：将环氧树脂材料形成于植物纤维毡上，然后经热压成型得到植物纤维毡环氧复合材料。
在上述的植物纤维毡环氧复合材料的制备方法中，所述热压成型的温度为30-140℃，压力为20000-40000MPa。
本发明植物纤维毡环氧复合材料的制备方法简单，经热压将环氧树脂材料融合于植物纤维毡材料中，使植物纤维毡具备良好的防潮性与阻燃性等性能。
在上述的植物纤维毡环氧复合材料的制备方法中，所述植物纤维毡的制备方法为：将木纤维和粘合剂混合，经高温压制成型，制成植物纤维毡材料。
在上述的植物纤维毡环氧复合材料的制备方法中，所述高温压制成型的温度为250-300℃，压力为20000-40000MPa。
本发明的第三个目的在于提供上述植物纤维毡环氧复合材料的应用，所述植物纤维毡环氧复合材料应用于汽车零部件、建筑地板、建筑室内外墙体、建筑瓷砖、吊顶材料中。
与现有技术相比，本发明的植物纤维毡环氧复合材料的加工工艺简单、加工周期短，且产品质量轻、耐水、耐霉变、耐火、防潮、强度高等综合性能较好，使产品能应用于汽车零部件、建筑地板、建筑室内外墙体、建筑瓷砖、吊顶材料中，扩大了产品的应用领域，提高了产业发展和经济效益。
附图说明
图1为本发明植物纤维毡上喷洒环氧树脂的加工示意图。
图中：1、滚轮；2、植物纤维毡。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，并结合附图说明对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。下述实施例中所述制备方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述原料，如无特殊说明，均可从商业途径获得，或可常规方法制得。
实施例1：
按质量比为1:1取密度为0.4-0.6g/cm3、含水率为12-15％、直径为40-60μm、长径比为100-200:1的第一木纤维和密度为0.4-0.6g/cm3、含水率为8-13％、直径为0.2-0.5mm、长径比为1-6:1的第二木纤维混合得到木纤维原料。然后向木纤维原料中加入丙烯酸树脂粘合剂，混合均匀后在280℃高温下，以35000MPa的压力压制成型，制成植物纤维毡材料。植物纤维毡材料中纤维的质量百分比为75％，粘合剂的质量百分比为25％。
然后，如图1所示，植物纤维毡通过滚轮传动，环氧树脂材料通过两个方向分别喷洒在植物纤维毡上，随后在温度为100℃下经35000MPa压力热压成型得到植物纤维毡环氧复合材料，其中，环氧树脂材料占面重的20％。
实施例2：
按质量比为1:1取密度为0.4-0.6g/cm3、含水率为12-15％、直径为40-60μm、长径比为100-200:1的第一木纤维和密度为0.4-0.6g/cm3、含水率为8-13％、直径为0.2-0.5mm、长径比为1-6:1的第二木纤维混合得到木纤维原料。然后向木纤维原料中加入丙烯酸树脂粘合剂，混合均匀后在280℃高温下，以35000MPa的压力压制成型，制成植物纤维毡材料。植物纤维毡材料中纤维的质量百分比为78％，粘合剂的质量百分比为22％。
然后，如图1所示，植物纤维毡通过滚轮传动，环氧树脂材料通过两个方向分别喷洒在植物纤维毡上，随后在温度为100℃下经35000MPa压力热压成型得到植物纤维毡环氧复合材料，其中，环氧树脂材料占面重的30％。
实施例3：
按质量比为1:1取密度为0.4-0.6g/cm3、含水率为12-15％、直径为40-60μm、长径比为100-200:1的第一木纤维和密度为0.4-0.6g/cm3、含水率为8-13％、直径为0.2-0.5mm、长径比为1-6:1的第二木纤维混合得到木纤维原料。然后向木纤维原料中加入丙烯酸树脂粘合剂，混合均匀后在280℃高温下，以35000MPa的压力压制成型，制成植物纤维毡材料。植物纤维毡材料中纤维的质量百分比为80％，粘合剂的质量百分比为20％。
然后，如图1所示，植物纤维毡通过滚轮传动，环氧树脂材料通过两个方向分别喷洒在植物纤维毡上，随后在温度为100℃下经35000MPa压力热压成型得到植物纤维毡环氧复合材料，其中，环氧树脂材料占面重的50％。
实施例4：
按质量比为1:1取密度为0.4-0.6g/cm3、含水率为12-15％、直径为40-60μm、长径比为100-200:1的第一木纤维和密度为0.4-0.6g/cm3、含水率为8-13％、直径为0.2-0.5mm、长径比为1-6:1的第二木纤维混合得到木纤维原料。然后向木纤维原料中加入丙烯酸树脂粘合剂，混合均匀后在280℃高温下，以35000MPa的压力压制成型，制成植物纤维毡材料。植物纤维毡材料中纤维的质量百分比为85％，粘合剂的质量百分比为15％。
然后，如图1所示，植物纤维毡通过滚轮传动，环氧树脂材料通过两个方向分别喷洒在植物纤维毡上，随后在温度为100℃下经35000MPa压力热压成型得到植物纤维毡环氧复合材料，其中，环氧树脂材料占面重的60％。
将本发明实施例1-4制备得到的植物纤维环氧复合材料进行测试，测试结果如表1所示。
表1：
对比例1：
对比例1与实施例3的区别仅在于，对比例1中环氧树脂材料占面重的15％。
对比例2：
对比例2与实施例3的区别仅在于，对比例2中环氧树脂材料占面重的65％。
对比例3：
对比例3与实施例3的区别仅在于，对比例3中热压成型的温度为20℃。
对比例4：
对比例4与实施例3的区别仅在于，对比例4中热压成型的温度为150℃。
对比例5：
对比例5与实施例3的区别仅在于，对比例5中热压成型的压力为18000MPa。
对比例6：
对比例6与实施例3的区别仅在于，对比例6中热压成型的压力为41000MPa。
对比例7：
对比例7与实施例3的区别仅在于，对比例7中的植物纤维毡材料中的第一木纤维由第二木纤维代替。
对比例8：
对比例8与实施例3的区别仅在于，对比例8中的植物纤维毡材料中的第二木纤维由第一木纤维代替。
将本发明对比例1-8制备得到的植物纤维环氧复合材料进行测试，测试结果如表2所示。
表2：
从表1和表2可知，本发明通过植物纤维毡和环氧树脂材料热压成型制成植物纤维毡环氧复合材料，使复合材料具有强度高、防潮性好、阻燃性强等特点。
在上述实施例及其替换方案中，第一木纤维和第二木纤维的质量比还可以为1：0.5、1：0.6、1：0.7、1：0.8、1：0.9、1：1.1、1：1.2、1：1.3、1：1.4、1：1.5、1：1.6、1：1.7、1：1.8、1：1.9、1：2。
在上述实施例及其替换方案中，木纤维占植物纤维毡材料的质量百分比还包括但不限于76％、77％、79％、81％、82％、83％、84％。
在上述实施例及其替换方案中，粘合剂还可以为酚醛树脂活丙烯酸树脂或两种树脂的混合。
在上述实施例及其替换方案中，高温的温度还包括但不限于250℃、255℃、260℃、265℃、270℃、275℃、285℃、290℃、295℃、300℃。
在上述实施例及其替换方案中，压制成型的压力还包括但不限于20000MPa、22000MPa、24000MPa、26000MPa、28000MPa、30000MPa、32000MPa、34000MPa、36000MPa、40000MPa。
在上述实施例及其替换方案中，环氧树脂材料用量还可以为占面重的21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％。
在上述实施例及其替换方案中，热压成型的温度还包括但不限于30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃。
在上述实施例及其替换方案中，热压成型的压力还包括但不限于20000MPa、21000MPa、22000MPa、23000MPa、24000MPa、25000MPa、26000MPa、27000MPa、28000MPa、29000MPa、30000MPa、31000MPa、32000MPa、33000MPa、34000MPa、36000MPa、37000MPa、38000MPa、39000MPa、40000MPa。
上述制成的植物纤维毡环氧复合材料应用于汽车零部件、汽车用板材、建筑地板、建筑室内外墙体、建筑瓷砖、吊顶材料中。
鉴于本发明方案实施例众多，各实施例实验数据庞大众多，不适合于此处逐一列举说明，但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均接近，制成的植物纤维毡环氧复合材料的面重为800-2000g/m2，其中，环氧树脂材料占面重的20-60％。故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明，仅以实施例1-4作为代表说明本发明申请优异之处。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处，同样都在本发明要求保护的范围内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (10)

1.植物纤维毡环氧复合材料，其特征在于，所述复合材料由植物纤维毡和环氧树脂材料复合而成，面重为800-2000g/m2，其中，环氧树脂材料占面重的20-60％。
2.根据权利要求1所述的植物纤维毡环氧复合材料，其特征在于，所述植物纤维毡主要由以下质量百分比成分组成：木纤维：75-85％，粘合剂：15-25％。
3.根据权利要求2所述的植物纤维毡环氧复合材料，其特征在于，所述粘合剂为酚醛树脂、丙烯酸树脂中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的植物纤维毡环氧复合材料，其特征在于，所述木纤维由第一木纤维和第二木纤维按质量比为1：(0.5-2)混合而成。
5.根据权利要求4所述的植物纤维毡环氧复合材料，其特征在于，所述第一木纤维的密度为0.4-0.6g/cm3、含水率为12-15％、直径为40-60μm、长径比为100-200:1；所述第二木纤维的密度为0.4-0.6g/cm3、含水率为8-13％、直径为0.2-0.5mm、长径比为1-6:1。
6.植物纤维毡环氧复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将环氧树脂材料形成于植物纤维毡上，然后经热压成型得到植物纤维毡环氧复合材料。
7.根据权利要求6所述的植物纤维毡环氧复合材料的制备方法，其特征在于，所述热压成型的温度为30-140℃，压力为20000-40000MPa。
8.根据权利要求6所述的植物纤维毡环氧复合材料的制备方法，其特征在于，所述植物纤维毡的制备方法为：将木纤维和粘合剂混合，经高温压制成型，制成植物纤维毡材料。
9.根据权利要求8所述的植物纤维毡环氧复合材料的制备方法，其特征在于，所述高温压制成型的温度为250-300℃，压力为20000-40000MPa。
10.植物纤维毡环氧复合材料的应用，其特征在于，所述植物纤维毡环氧复合材料应用于汽车零部件、建筑地板、建筑室内外墙体、建筑瓷砖、吊顶材料中。
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