CN109265789A - 一种高模量的复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高模量的复合材料及其制备方法，包括以下重量份的原料：聚氨酯5‑7.6份、聚乙烯14.3‑18.2份、木质纤维素3.5‑6份、聚环戊二烯树脂7.5‑9份、柠檬酸0.7‑1.3份、丙烯酸乳液6‑8.5份、硫代二丙酸双十二醇酯4‑5.7份、偶联剂2.2‑3.6份、无机矿物粉1.5‑2.4份、陶瓷纤维2‑3.1份、石蜡2.5‑3.8份、金银花6‑7.5份、石油醚2.6‑4.4份和茶叶渣5‑6.6份。本发明通过各种原料采用不同的制备工艺，得到不同的产物，再将不同的产物混合造粒，制备的成品不仅具有更高的弯曲模量和良好的抗冲击韧性，还具有较低的密度和较高的使用强度，使用前景广阔。

Description

一种高模量的复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及新材料领域，具体是一种高模量的复合材料。
背景技术
塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，俗称塑料或树脂，可以自由改变成分及形体样式，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成，是现今社会一种非常常见的制品。大多的塑料制品化学性稳定，不会锈蚀，耐冲击性能好，具有较好的透明性和耐磨性，绝缘性好等优点。塑料材料制品的出现，提高了人类现代生活的质量，推动人类社会文明的进步。
随着科技的发展和人们使用需求的增多，对于塑料制品的要求也增多，聚丙烯是常见的一种塑料，当聚丙烯用于电机绝缘块、各种用途的外壳和汽车组件时，需要高模量和高抗冲击强度，人们虽然对聚丙烯添加其他橡胶作为增韧剂，但是使用效果并未达到人们的要求，人们仍然在寻找新的材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高模量的复合材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高模量的复合材料，包括以下重量份的原料：聚氨酯5-7.6份、聚乙烯14.3-18.2份、木质纤维素3.5-6份、聚环戊二烯树脂7.5-9份、柠檬酸0.7-1.3份、丙烯酸乳液6-8.5份、硫代二丙酸双十二醇酯4-5.7份、偶联剂2.2-3.6份、无机矿物粉1.5-2.4份、陶瓷纤维2-3.1份、石蜡2.5-3.8份、金银花6-7.5份、石油醚2.6-4.4份和茶叶渣5-6.6份。
作为本发明进一步的方案：所述高模量的复合材料，包括以下重量份的原料：聚氨酯5.8-7.6份、聚乙烯15.7-18.2份、木质纤维素4.6-6份、聚环戊二烯树脂8.1-9份、柠檬酸0.9-1.3份、丙烯酸乳液6.6-8.5份、硫代二丙酸双十二醇酯4.5-5.7份、偶联剂2.7-3.6份、无机矿物粉1.8-2.4份、陶瓷纤维2.3-3.1份、石蜡2.9-3.8份、金银花6.4-7.5份、石油醚3-4.4份和茶叶渣5.2-6.6份。
作为本发明进一步的方案：所述高模量的复合材料，包括以下重量份的原料：聚氨酯6.4-7.6份、聚乙烯16.8-18.2份、木质纤维素5.3-6份、聚环戊二烯树脂8.5-9份、柠檬酸1-1.3份、丙烯酸乳液7.4-8.5份、硫代二丙酸双十二醇酯5-5.7份、偶联剂3-3.6份、无机矿物粉2.1-2.4份、陶瓷纤维2.6-3.1份、石蜡3.3-3.8份、金银花6.8-7.5份、石油醚3.7-4.4份和茶叶渣6-6.6份。
作为本发明进一步的方案：无机矿物粉的粒径为180-450微米。
作为本发明进一步的方案：陶瓷纤维的长度为0.15-0.7毫米。
作为本发明进一步的方案：无机矿物包括氧化锌粉、碳酸钙粉和萤石粉中的至少一种。
所述高模量的复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将金银花清洗干净并且破碎至30-50目，然后加入其体积5-8倍的去离子水并且在70-86摄氏度下煎煮3-5次，每次45-70分钟，过滤并且合并煎煮液，浓缩至其体积的35-40％，得到金银花提取液；
步骤二，将茶叶渣在pH值为5-6.4和30-44摄氏度的环境下酶解，酶解完全后灭酶，过滤得到茶叶酶解液；
步骤三，将聚氨酯、聚乙烯、聚环戊二烯树脂和硫代二丙酸双十二醇酯分别加热至熔融状态并且混合，自然冷却至25-40摄氏度再向其中加入金银花提取液、木质纤维素、丙烯酸乳液和柠檬酸，在56-80摄氏度的反应釜中保持3-5小时，得到第一混合物；
步骤四，将陶瓷纤维、石蜡、茶叶酶解液和石油醚在球磨机中球磨均匀，然后微波照射10-15分钟，得到第二混合物；
步骤五，将第一混合物、第二混合物、偶联剂和无机矿物粉在高混机中混合均匀，然后加入双螺杆挤出机挤出造粒，即得到成品。
作为本发明进一步的方案：步骤四中球磨机的球料比为55-75：1，球磨温度为40-50摄氏度。
作为本发明进一步的方案：微波照射的功率为120-150W。
作为本发明进一步的方案：双螺杆挤出机的螺杆转速为480-660rpm，温度为120-155摄氏度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原料来源广泛，通过各种原料采用不同的制备工艺，得到不同的产物，再将不同的产物混合造粒，制备的成品不仅具有更高的弯曲模量和良好的抗冲击韧性，还具有较低的密度和较高的使用强度，使用前景广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高模量的复合材料，包括以下重量份的原料：聚氨酯5份、聚乙烯14.3份、木质纤维素3.5份、聚环戊二烯树脂7.5份、柠檬酸0.7份、丙烯酸乳液6份、硫代二丙酸双十二醇酯4份、偶联剂2.2份、无机矿物粉1.5份、陶瓷纤维2份、石蜡2.5份、金银花6份、石油醚2.6份和茶叶渣5份。无机矿物包括氧化锌粉和萤石粉的混合物。
所述高模量的复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将金银花清洗干净并且破碎至30目，然后加入其体积6倍的去离子水并且在74摄氏度下煎煮4次，每次60分钟，过滤并且合并煎煮液，浓缩至其体积的38％，得到金银花提取液；
步骤二，将茶叶渣在pH值为5.8和38摄氏度的环境下酶解，酶解完全后灭酶，过滤得到茶叶酶解液；
步骤三，将聚氨酯、聚乙烯、聚环戊二烯树脂和硫代二丙酸双十二醇酯分别加热至熔融状态并且混合，自然冷却至29摄氏度再向其中加入金银花提取液、木质纤维素、丙烯酸乳液和柠檬酸，在65摄氏度的反应釜中保持4小时，得到第一混合物；
步骤四，将陶瓷纤维、石蜡、茶叶酶解液和石油醚在球磨机中球磨均匀，球磨机的球料比为62：1，球磨温度为44摄氏度，然后微波照射12分钟，得到第二混合物；
步骤五，将第一混合物、第二混合物、偶联剂和无机矿物粉在高混机中混合均匀，然后加入双螺杆挤出机挤出造粒，即得到成品。
实施例2
一种高模量的复合材料，包括以下重量份的原料：聚氨酯5.8份、聚乙烯15.7份、木质纤维素4.6份、聚环戊二烯树脂8.1份、柠檬酸0.9份、丙烯酸乳液6.6份、硫代二丙酸双十二醇酯4.5份、偶联剂2.7份、无机矿物粉1.8份、陶瓷纤维2.3份、石蜡2.9份、金银花6.4份、石油醚3份和茶叶渣5.2份。陶瓷纤维的长度为0.45毫米。
所述高模量的复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将金银花清洗干净并且破碎至50目，然后加入其体积7倍的去离子水并且在80摄氏度下煎煮4次，每次66分钟，过滤并且合并煎煮液，浓缩至其体积的35％，得到金银花提取液；
步骤二，将茶叶渣在pH值为6.2和36摄氏度的环境下酶解，酶解完全后灭酶，过滤得到茶叶酶解液；
步骤三，将聚氨酯、聚乙烯、聚环戊二烯树脂和硫代二丙酸双十二醇酯分别加热至熔融状态并且混合，自然冷却至40摄氏度再向其中加入金银花提取液、木质纤维素、丙烯酸乳液和柠檬酸，在70摄氏度的反应釜中保持5小时，得到第一混合物；
步骤四，将陶瓷纤维、石蜡、茶叶酶解液和石油醚在球磨机中球磨均匀，然后在140W的微波照射12分钟，得到第二混合物；
步骤五，将第一混合物、第二混合物、偶联剂和无机矿物粉在高混机中混合均匀，然后加入双螺杆挤出机挤出造粒，即得到成品。
实施例3
一种高模量的复合材料，包括以下重量份的原料：聚氨酯6.4份、聚乙烯16.8份、木质纤维素5.3份、聚环戊二烯树脂8.5份、柠檬酸1份、丙烯酸乳液7.4份、硫代二丙酸双十二醇酯5份、偶联剂3份、无机矿物粉2.1份、陶瓷纤维2.6份、石蜡3.3份、金银花6.8份、石油醚3.7份和茶叶渣6份。无机矿物粉的粒径为320微米。无机矿物采用碳酸钙粉。
所述高模量的复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将金银花清洗干净并且破碎至40目，然后加入其体积5倍的去离子水并且在85摄氏度下煎煮3次，每次62分钟，过滤并且合并煎煮液，浓缩至其体积的38％，得到金银花提取液；
步骤二，将茶叶渣在pH值为6.4和37摄氏度的环境下酶解，酶解完全后灭酶，过滤得到茶叶酶解液；
步骤三，将聚氨酯、聚乙烯、聚环戊二烯树脂和硫代二丙酸双十二醇酯分别加热至熔融状态并且混合，自然冷却至29摄氏度再向其中加入金银花提取液、木质纤维素、丙烯酸乳液和柠檬酸，在72摄氏度的反应釜中保持3小时，得到第一混合物；
步骤四，将陶瓷纤维、石蜡、茶叶酶解液和石油醚在球磨机中球磨均匀，然后微波照射10分钟，得到第二混合物；
步骤五，将第一混合物、第二混合物、偶联剂和无机矿物粉在高混机中混合均匀，然后加入双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆转速为600rpm，温度为145摄氏度，即得到成品。
实施例4
一种高模量的复合材料，包括以下重量份的原料：聚氨酯7.2份、聚乙烯18份、木质纤维素5.8份、聚环戊二烯树脂8.9份、柠檬酸1.2份、丙烯酸乳液8.2份、硫代二丙酸双十二醇酯5.5份、偶联剂3.5份、无机矿物粉2.3份、陶瓷纤维3份、石蜡3.6份、金银花7.3份、石油醚4.2份和茶叶渣6.5份。陶瓷纤维的长度为0.4毫米。无机矿物包括氧化锌粉、碳酸钙粉和萤石粉的混合物。
所述高模量的复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将金银花清洗干净并且破碎至30目，然后加入其体积7倍的去离子水并且在78摄氏度下煎煮4次，每次66分钟，过滤并且合并煎煮液，浓缩至其体积的40％，得到金银花提取液；
步骤二，将茶叶渣在pH值为6.1和42摄氏度的环境下酶解，酶解完全后灭酶，过滤得到茶叶酶解液；
步骤三，将聚氨酯、聚乙烯、聚环戊二烯树脂和硫代二丙酸双十二醇酯分别加热至熔融状态并且混合，自然冷却至36摄氏度再向其中加入金银花提取液、木质纤维素、丙烯酸乳液和柠檬酸，在75摄氏度的反应釜中保持5小时，得到第一混合物；
步骤四，将陶瓷纤维、石蜡、茶叶酶解液和石油醚在球磨机中球磨均匀，然后在130W的微波照射12分钟，得到第二混合物；
步骤五，将第一混合物、第二混合物、偶联剂和无机矿物粉在高混机中混合均匀，然后加入双螺杆挤出机挤出造粒，即得到成品。
实施例5
一种高模量的复合材料，包括以下重量份的原料：聚氨酯7.6份、聚乙烯18.2份、木质纤维素6份、聚环戊二烯树脂9份、柠檬酸1.3份、丙烯酸乳液8.5份、硫代二丙酸双十二醇酯5.7份、偶联剂3.6份、无机矿物粉2.4份、陶瓷纤维3.1份、石蜡3.8份、金银花7.5份、石油醚4.4份和茶叶渣6.6份。无机矿物粉的粒径为450微米。陶瓷纤维的长度为0.36毫米。无机矿物包括氧化锌粉和碳酸钙粉的混合物。
所述高模量的复合材料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一，将金银花清洗干净并且破碎至50目，然后加入其体积8倍的去离子水并且在82摄氏度下煎煮4次，每次65分钟，过滤并且合并煎煮液，浓缩至其体积的40％，得到金银花提取液；
步骤二，将茶叶渣在pH值为6和38摄氏度的环境下酶解，酶解完全后灭酶，过滤得到茶叶酶解液；
步骤三，将聚氨酯、聚乙烯、聚环戊二烯树脂和硫代二丙酸双十二醇酯分别加热至熔融状态并且混合，自然冷却至32摄氏度再向其中加入金银花提取液、木质纤维素、丙烯酸乳液和柠檬酸，在75摄氏度的反应釜中保持4小时，得到第一混合物；
步骤四，将陶瓷纤维、石蜡、茶叶酶解液和石油醚在球磨机中球磨均匀，球磨机的球料比为72：1，球磨温度为46摄氏度，然后在135W的微波照射12分钟，得到第二混合物；
步骤五，将第一混合物、第二混合物、偶联剂和无机矿物粉在高混机中混合均匀，然后加入双螺杆挤出机挤出造粒，双螺杆挤出机的螺杆转速为540rpm，温度为136摄氏度，即得到成品。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种高模量的复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚氨酯5-7.6份、聚乙烯14.3-18.2份、木质纤维素3.5-6份、聚环戊二烯树脂7.5-9份、柠檬酸0.7-1.3份、丙烯酸乳液6-8.5份、硫代二丙酸双十二醇酯4-5.7份、偶联剂2.2-3.6份、无机矿物粉1.5-2.4份、陶瓷纤维2-3.1份、石蜡2.5-3.8份、金银花6-7.5份、石油醚2.6-4.4份和茶叶渣5-6.6份。
2.根据权利要求1所述的高模量的复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚氨酯5.8-7.6份、聚乙烯15.7-18.2份、木质纤维素4.6-6份、聚环戊二烯树脂8.1-9份、柠檬酸0.9-1.3份、丙烯酸乳液6.6-8.5份、硫代二丙酸双十二醇酯4.5-5.7份、偶联剂2.7-3.6份、无机矿物粉1.8-2.4份、陶瓷纤维2.3-3.1份、石蜡2.9-3.8份、金银花6.4-7.5份、石油醚3-4.4份和茶叶渣5.2-6.6份。
3.根据权利要求1所述的高模量的复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚氨酯6.4-7.6份、聚乙烯16.8-18.2份、木质纤维素5.3-6份、聚环戊二烯树脂8.5-9份、柠檬酸1-1.3份、丙烯酸乳液7.4-8.5份、硫代二丙酸双十二醇酯5-5.7份、偶联剂3-3.6份、无机矿物粉2.1-2.4份、陶瓷纤维2.6-3.1份、石蜡3.3-3.8份、金银花6.8-7.5份、石油醚3.7-4.4份和茶叶渣6-6.6份。
4.根据权利要求1-3任一所述的高模量的复合材料，其特征在于，所述无机矿物粉的粒径为180-450微米。
5.根据权利要求1-3任一所述的高模量的复合材料，其特征在于，所述陶瓷纤维的长度为0.15-0.7毫米。
6.根据权利要求1-3任一所述的高模量的复合材料，其特征在于，所述无机矿物包括氧化锌粉、碳酸钙粉和萤石粉中的至少一种。
7.一种如权利要求1-6任一所述的高模量的复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一，将金银花清洗干净并且破碎至30-50目，然后加入其体积5-8倍的去离子水并且在70-86摄氏度下煎煮3-5次，每次45-70分钟，过滤并且合并煎煮液，浓缩至其体积的35-40％，得到金银花提取液；
步骤二，将茶叶渣在pH值为5-6.4和30-44摄氏度的环境下酶解，酶解完全后灭酶，过滤得到茶叶酶解液；
步骤三，将聚氨酯、聚乙烯、聚环戊二烯树脂和硫代二丙酸双十二醇酯分别加热至熔融状态并且混合，自然冷却至25-40摄氏度再向其中加入金银花提取液、木质纤维素、丙烯酸乳液和柠檬酸，在56-80摄氏度的反应釜中保持3-5小时，得到第一混合物；
步骤四，将陶瓷纤维、石蜡、茶叶酶解液和石油醚在球磨机中球磨均匀，然后微波照射10-15分钟，得到第二混合物；
步骤五，将第一混合物、第二混合物、偶联剂和无机矿物粉在高混机中混合均匀，然后加入双螺杆挤出机挤出造粒，即得到成品。
8.根据权利要求7所述的高模量的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中球磨机的球料比为55-75：1，球磨温度为40-50摄氏度。
9.根据权利要求7所述的高模量的复合材料的制备方法，其特征在于，所述微波照射的功率为120-150W。
10.根据权利要求7所述的高模量的复合材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为480-660rpm，温度为120-155摄氏度。
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