CN108864687A - 一种蚕茧增强聚氨酯复合材料、制备方法及应用 - Google Patents
一种蚕茧增强聚氨酯复合材料、制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108864687A CN108864687A CN201810566226.6A CN201810566226A CN108864687A CN 108864687 A CN108864687 A CN 108864687A CN 201810566226 A CN201810566226 A CN 201810566226A CN 108864687 A CN108864687 A CN 108864687A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silk cocoon
- cocoon
- polyurethane material
- preparation
- compound polyurethane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L75/04—Polyurethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/06—Polymer mixtures characterised by other features having improved processability or containing aids for moulding methods
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
本发明公开了一种蚕茧增强聚氨酯复合材料、制备方法及应用。包括以下步骤:将蚕茧壳通过一对热轧辊挤压,然后切割粉碎成3~10mm大小的颗粒;将蚕茧颗粒完全浸没于聚氨酯溶液中,再抽真空排气;将浸胶后的蚕茧颗粒填充到模具中,压紧并固定好模具,然后真空干燥;将干燥后的蚕茧聚氨酯复合体用真空热压机进一步压缩30~300s,即得蚕茧增强聚氨酯复合材料。所述蚕茧增强聚氨酯复合材料厚度5~20mm,蚕茧的体积分数为40~65%,复合材料具有优异的力学性能。本发明的工艺简单,环保高效,成本低,产品可用于安全防护材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种纤维增强复合材料领域,具体涉及一种蚕茧增强聚氨酯复合材料、制备方法及应用。
背景技术
纤维增强复合材料已广泛应用作工程结构材料,其具有低密度、比强度高的特性。目前,常见的纤维复合材料有玻璃纤维增强复合材料、芳纶纤维复合材料及碳纤维复合材料等。这些化学纤维虽然力学性能强,但也存在成本高、回收利用难、污染环境等问题。这些纤维通常与环氧树脂、聚酯、聚酰胺等基体复合,复合材料的强度高,但是韧性很差,因此不适合于某些对韧性要求高的材料领域。相比而言,蚕丝纤维性能优良,韧性极好,且具有更低的密度,但丝纺织工艺极大地增加了纤维原料成本。蚕丝纤维与上述树脂基体的复合还存在一定问题,蚕丝纤维的韧性不能发挥出来。
近年来,有研究用蚕茧作增强体制备复合材料。2015年的文献Poiymer第56期93~101页公开的名称为“Silk cocoons as natural macro-balloon fillers in novelpolyurethane-based syntactic foams”,将天然蚕茧嵌入到聚氨酯合成泡沫中制备复合泡沫。2015年泰国研究者公开了将蚕茧与特制树脂复合,经液压8小时制成2cm厚的防弹材料。2017年的中国专利(CN 106965504 A)公开了一种高强蚕茧结构复合材料的制备方法,将蚕茧片拼接后与树脂基体热压成复合材料,制备工艺还比较繁琐。综合来看,用蚕茧作复合材料的增强体有一定优势,但在蚕茧结构利用和复合基体的选择上还有需要改进的地方。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种蚕茧增强聚氨酯复合材料,所述复合材料的参数为:增强体为3~10mm大小的蚕茧壳碎颗粒,基体为聚氨酯,蚕茧的体积分数为40~65%,复合材料的厚度5~20mm。
本发明的目的之二是提高一种蚕茧增强聚氨酯复合材料的制备方法,包括以下步骤:
1)将蚕茧壳通过一对热轧辊挤压,然后切割粉碎成3~10mm大小的颗粒;
2)将蚕茧颗粒完全浸没于聚氨酯溶液中,再抽真空排气;
3)将浸胶后的蚕茧颗粒填充到模具中,压紧并固定好模具,然后真空干燥;
4)将干燥后的蚕茧聚氨酯复合体用真空热压机进一步压缩30~300s,即得蚕茧增强聚氨酯复合材料。
进一步,所述一种蚕茧增强聚氨酯复合材料的制备方法具体包括以下步骤:
a.将蚕茧壳送入热轧辊压缩,热轧温度100~130℃,轧辊压力100~200bar,然后将压缩后的蚕茧切割粉碎成3~10mm大小的颗粒;
b.将蚕茧颗粒浸入浓度20~35wt%的聚氨酯溶液中,再进行抽真空排气1~5min,真空压力-0.06~-0.09MPa;
c.将浸胶后的蚕茧颗粒填充到模具中,压紧并固定好模具,然后在25~80℃下真空干燥,真空压力-0.06~-0.09MPa;
d.将干燥后的蚕茧聚氨酯复合体用真空热压机进一步压缩30~300s,即得蚕茧增强聚氨酯复合材料。
进一步,所述蚕茧壳为家蚕茧和野蚕茧。
进一步,真空热压机的参数为:温度100~130℃,压力50~150bar,真空压力-0.06~-0.09MPa。
本发明所述的蚕茧聚氨酯复合材料可用于安全防护头盔、护甲、防撞板。
本发明的有益效果在于:本发明所述的蚕茧聚氨酯复合材料以蚕茧碎颗粒为增强体,既保留了蚕茧特殊结构,又克服了蚕茧不规则形状的不利影响;以弹性聚氨酯为基体,改善传统树脂基体的脆性,极大增强了复合材料的韧性。本发明的制备方法工艺简单,环保高效;制得的蚕茧聚氨酯复合材料可应用于安全防护材料。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是实施例1的蚕茧聚氨酯复合材料的表面SEM图;
图2是实施例2的蚕茧聚氨酯复合材料的截面SEM图;
图3是实施例5的蚕茧聚氨酯复合材料的应力应变曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式,进行进一步阐述本发明。应理解,这些实例仅用于说明本发明而非用于限制本发明。
实施例1
1)将100g蚕茧壳送入热轧辊压缩,热轧温度100℃,轧辊压力200bar,然后将压缩后的蚕茧切割粉碎成3~10mm大小的颗粒;
2)将20g蚕茧颗粒浸入200ml的35wt%聚氨酯溶液中,再进行抽真空排气1min,真空压力-0.09MPa;
3)将浸胶后的蚕茧颗粒填充到模具中,压紧并固定好模具,然后在25℃下真空干燥,真空压力-0.06MPa;
4)将干燥后的蚕茧聚氨酯复合体用真空热压机进一步压缩300s,设备参数为:真空压力-0.09MPa,温度为100℃,压力为150bar,即得蚕茧增强聚氨酯复合材料。参见图1,它是本实施例的蚕茧增强聚氨酯复合材料表面SEM图,蚕茧中的纤维与基体良好地结合在一起。
实施例2
1)将100g蚕茧壳送入热轧辊压缩,热轧温度130℃,轧辊压力100bar,然后将压缩后的蚕茧切割粉碎成3~10mm大小的颗粒;
2)将20g蚕茧颗粒浸入200ml的20wt%聚氨酯溶液中,再进行抽真空排气5min,真空压力-0.06MPa;
3)将浸胶后的蚕茧颗粒填充到模具中,压紧并固定好模具,然后在80℃下真空干燥,真空压力-0.09MPa;
4)将干燥后的蚕茧聚氨酯复合体用真空热压机进一步压缩30s,设备参数为:真空压力-0.06MPa,温度为130℃,压力为150bar,即得蚕茧增强聚氨酯复合材料。参见图2,它是本实施例的蚕茧增强聚氨酯复合材料截面SEM图,基体分布在蚕茧纤维空隙间。
实施例3
1)将100g蚕茧壳送入热轧辊压缩,热轧温度130℃,轧辊压力200bar,然后将压缩后的蚕茧切割粉碎成3~10mm大小的颗粒;
2)将20g蚕茧颗粒浸入浓度30wt%的聚氨酯溶液中,再进行抽真空排气2min,真空压力-0.09MPa;
3)将浸胶后的蚕茧颗粒填充到模具中,压紧并固定好模具,然后在60℃下真空干燥,真空压力-0.08MPa;
4)将干燥后的蚕茧聚氨酯复合体用真空热压机进一步压缩60s,设备参数为:真空压力-0.09MPa,温度为120℃,压力为100bar,即得蚕茧增强聚氨酯复合材料。
实施例4
1)将100g蚕茧壳送入热轧辊压缩,热轧温度120℃,轧辊压力150bar,然后将压缩后的蚕茧切割粉碎成3~10mm大小的颗粒;
2)将20g蚕茧颗粒浸入浓度25%的聚氨酯溶液中,再进行抽真空排气3min,真空压力-0.09MPa;
3)将浸胶后的蚕茧颗粒填充到模具中,压紧并固定好模具,然后在40℃下真空干燥,真空压力-0.07MPa;
4)将干燥后的蚕茧聚氨酯复合体用真空热压机进一步压缩100s,设备参数为:真空压力-0.09MPa,温度为110℃,压力为150bar,即得蚕茧增强聚氨酯复合材料。
实施例5
1)将100g蚕茧壳送入热轧辊压缩,热轧温度130℃,轧辊压力50bar,然后将压缩后的蚕茧切割粉碎成3~10mm大小的颗粒;
2)将20g蚕茧颗粒浸入浓度30%的聚氨酯溶液中,再进行抽真空排气2min,真空压力-0.09MPa;
3)将浸胶后的蚕茧颗粒填充到模具中,压紧并固定好模具,然后在50℃下真空干燥,真空压力-0.06MPa;
4)将干燥后的蚕茧聚氨酯复合体用真空热压机进一步压缩200s,设备参数为:真空压力-0.09MPa,温度为130℃,压力为50bar,即得蚕茧增强聚氨酯复合材料。参见图3,它是本实施例的蚕茧增强聚氨酯复合材料的拉伸应力应变曲线图,蚕茧增强聚氨酯复合材料力学性能有极大改善。
Claims (9)
1.一种蚕茧增强聚氨酯复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将蚕茧壳通过一对热轧辊挤压,然后切割粉碎成3~10mm大小的颗粒;
2)将蚕茧颗粒完全浸没于聚氨酯溶液中,再抽真空排气;
3)将浸胶后的蚕茧颗粒填充到模具中,压紧并固定好模具,然后真空干燥;
4)将干燥后的蚕茧聚氨酯复合体用真空热压机进一步压缩30~300s,即得蚕茧增强聚氨酯复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种蚕茧增强聚氨酯复合材料的制备方法,其特征在于:蚕茧壳为家蚕茧或野蚕茧。
3.根据权利要求1所述的一种蚕茧增强聚氨酯复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤1)中热轧辊的温度100~130℃,压力为100~200bar。
4.根据权利要求1所述的一种蚕茧增强聚氨酯复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中聚氨酯溶液的浓度为20~35wt%。
5.根据权利要求1所述的一种蚕茧增强聚氨酯复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤2)中真空压力为-0.06~-0.09MPa,抽真空时间1~5min。
6.根据权利要求1所述的一种蚕茧增强聚氨酯复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤3)中真空压力为-0.06~-0.09MPa,干燥温度为25~80℃。
7.根据权利要求1所述的一种蚕茧增强聚氨酯复合材料的制备方法,其特征在于:所述步骤4)中真空热压机的运行参数为:真空压力为-0.06~-0.09MPa,温度100~130℃,压力50~150bar。
8.一种如权利要求1~7所述方法制备的蚕茧增强聚氨酯复合材料,其特征在于:增强体为3~10mm大小的蚕茧壳碎颗粒,基体为聚氨酯,蚕茧的体积分数为40~65%,复合材料的厚度5~20mm。
9.根据权利要求8所述的一种蚕茧增强聚氨酯复合材料的应用,其特征在于应用于安全防护头盔、护甲、防撞板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810566226.6A CN108864687A (zh) | 2018-05-22 | 2018-05-22 | 一种蚕茧增强聚氨酯复合材料、制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810566226.6A CN108864687A (zh) | 2018-05-22 | 2018-05-22 | 一种蚕茧增强聚氨酯复合材料、制备方法及应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108864687A true CN108864687A (zh) | 2018-11-23 |
Family
ID=64335274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810566226.6A Pending CN108864687A (zh) | 2018-05-22 | 2018-05-22 | 一种蚕茧增强聚氨酯复合材料、制备方法及应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108864687A (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1775855A (zh) * | 2005-12-01 | 2006-05-24 | 上海交通大学 | 蚕丝纤维增强高聚物复合材料 |
KR20090006834A (ko) * | 2006-03-24 | 2009-01-15 | 케이.유.루벤 리서치 앤드 디벨럽먼트 | 견섬유 복합물 |
WO2010144501A1 (en) * | 2009-06-12 | 2010-12-16 | Material Engineering and Technical Support Services Corporation | Containment systems |
CN103507278A (zh) * | 2012-06-27 | 2014-01-15 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种溶液浸渍法制备玻纤布增强热塑性聚氨酯复合材料的方法 |
CN106117502A (zh) * | 2016-08-05 | 2016-11-16 | 郭迎庆 | 一种医用高分子材料的制备方法 |
CN206403241U (zh) * | 2016-11-25 | 2017-08-15 | 刘有伦 | 用蚕茧壳制作防伤服饰及床上用品 |
WO2017215003A1 (zh) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | 石庆学 | 防护材料结构 |
-
2018
- 2018-05-22 CN CN201810566226.6A patent/CN108864687A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1775855A (zh) * | 2005-12-01 | 2006-05-24 | 上海交通大学 | 蚕丝纤维增强高聚物复合材料 |
KR20090006834A (ko) * | 2006-03-24 | 2009-01-15 | 케이.유.루벤 리서치 앤드 디벨럽먼트 | 견섬유 복합물 |
WO2010144501A1 (en) * | 2009-06-12 | 2010-12-16 | Material Engineering and Technical Support Services Corporation | Containment systems |
CN103507278A (zh) * | 2012-06-27 | 2014-01-15 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种溶液浸渍法制备玻纤布增强热塑性聚氨酯复合材料的方法 |
WO2017215003A1 (zh) * | 2016-06-17 | 2017-12-21 | 石庆学 | 防护材料结构 |
CN106117502A (zh) * | 2016-08-05 | 2016-11-16 | 郭迎庆 | 一种医用高分子材料的制备方法 |
CN206403241U (zh) * | 2016-11-25 | 2017-08-15 | 刘有伦 | 用蚕茧壳制作防伤服饰及床上用品 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
DARSHIL U.SHAH等: "Silk cocoons as natural macro-balloon fillers in novel polyurethane-based syntactic foams", 《POLYMER》 * |
TAO WANG等: "Structure and properties of silkworm cocoon (Bombyx mori) treated by hot pressing", 《MATERIALS AND DESIGN》 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shams et al. | Compressive deformation of wood impregnated with low molecular weight phenol formaldehyde (PF) resin I: effects of pressing pressure and pressure holding | |
US20190152212A1 (en) | Manufacturing method of thermoplastic continuous-discontinuous fiber composite sheet | |
US5948706A (en) | Fibre composite material and method of manufacture | |
CN106427133B (zh) | 一种轻质低成本抗冲击性层叠预浸料复合板材 | |
US20200316892A1 (en) | Composite wind turbine blade and manufacturing method and application thereof | |
JP2006240032A (ja) | 水蒸気処理、樹脂含浸処理の複合による、木材の圧密化 | |
Wang et al. | The natural fiber reinforced thermoplastic composite made of woven bamboo fiber and polypropylene | |
CN106868903A (zh) | 一种用棉秸秆制备纤维增强复合材料的方法 | |
CN113072795A (zh) | 一种芳纶纤维/石墨烯复合增强碳纤维树脂预浸料 | |
Chen et al. | Manufacturing and properties of cotton and jute fabrics reinforced epoxy and PLA composites | |
CN108864687A (zh) | 一种蚕茧增强聚氨酯复合材料、制备方法及应用 | |
Manik et al. | The effect of lamina configuration and compaction pressure on mechanical properties of laminated Gigantochloa apus composites | |
Moradi et al. | Mechanical properties of laminated composites reinforced by natural fibers of cotton, wool and kenaf under tensile, flexural and shear loadings | |
EP3647025B1 (en) | Aramid fabric having excellent adhesion to polyurethane matrix resin and excellent tensile strength, method for producing same, aramid fabric prepreg comprising same, and aramid fabric/thermoplastic polyurethane matrix resin composite comprising same | |
KR20180116511A (ko) | 재활용 탄소섬유를 포함하는 탄소섬유 강화 수지 복합재의 제조방법, 탄소섬유 강화 수지 복합재 및 성형품 | |
US20140083609A1 (en) | Method and apparatus for evacuation of large composite structures | |
CN105482141A (zh) | 一种连续纤维增强热固性树脂基复合材料及其制备方法 | |
CN111320841B (zh) | 一种芳纶纤维/碳纳米管复合增强碳纤维树脂预浸料 | |
CN110951217B (zh) | 一种芳纶纤维增强碳纤维树脂预浸料及其制备方法 | |
CN104530637B (zh) | 半固化片及纤维增强复合泡沫材料 | |
Shen et al. | Analysis of anatomical character and physical-mechanical performance of 6 wood species | |
CN105157479A (zh) | 一种软质防弹板及其制作方法 | |
CN113025272B (zh) | 一种摩擦材料及其制备方法 | |
Saravanan et al. | Characteristic Analysis of Nylon Fiber Reinforced Epoxy Composite Materials | |
Sangeetha | Analysis of FRP wrapped concrete columns under uniaxial compression |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181123 |