一种木纤维改性增强的不饱和聚酯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种木纤维改性增强的不饱和聚酯复合材料，及其制备工艺，其特征在于，以乙烯基异氰酸酯、杨木粉、辛酸钴、过氧化甲乙酮、KH550、聚磷酸铵、三聚氰胺、可膨胀石墨、包覆红磷、丙烯酸溶液等为原料。用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液对杨木粉进行浸泡处理，改性后的木纤维在基体中的分散性好，相容性高，与基体的界面结合性能得到改善；且提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性，提高了复合材料的力学性能和耐热性。用三聚氰胺对聚磷酸铵进行活化改性处理后，再与可膨胀石墨、包覆红磷混合球磨，相互间存在协同作用，得到复合阻燃剂，用于提高复合材料的阻燃性能。

Wood fiber modified unsaturated polyester composite material and preparation method thereof

The invention discloses a modified wood fiber reinforced unsaturated polyester composite material and its preparation process, which is characterized by vinyl isocyanate, poplar powder, cobalt octoate, methyl ethyl ketone peroxide, KH550, ammonium polyphosphate, melamine, expandable graphite, Bao Fuhong P, acrylic acid as raw materials. For soaking the poplar powder with acrylic acid solution, KH550/ ethanol solution, modified wood fiber after dispersion in the matrix, high compatibility, and matrix interfacial bonding properties are improved; and improve the tensile strength, bending strength, impact toughness, improve mechanical properties and heat resistance composite materials. The ammonium polyphosphate was modified with melamine, and expandable graphite, encapsulated red phosphorus mixed ball milling, the synergistic effect between composite flame retardant, used to improve the flame retardant properties of composite materials.

【技术实现步骤摘要】
一种木纤维改性增强的不饱和聚酯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料领域，具体涉及一种木纤维改性增强的不饱和聚酯复合材料，及其制备工艺。
技术介绍
木塑复合材料是以农业废弃物为主要原料，减少了植物秸杆和废旧塑料焚烧对环境造成的污染，具有环境友好性和可持续性的优点，广泛应用于建筑材料、家具、包装运输等行业。木塑复合材料的研究和应用对寻求木材替代材料具有重要意义。杜凤在其硕士学位论文《碳纤维增强木纤维/聚乙烯复合材料的制备及性能硏究》中，分别使用短切碳纤维、连续长碳纤维代替木塑复合材料中部分木纤维，研究了碳纤维添加量、碳纤维表面处理、碳布木塑板组合工艺结构以及不同的加工工艺对复合材料力学性能和其他性能的影响。但是存在力学性能、冲击性能、阻燃性能不足。本专利技术先将杨木粉研磨粉碎、过筛、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡处理，过滤、水洗、干燥后得到改性木纤维，改性后的木纤维在基体中的分散性好，相容性高，与基体的界面结合性能得到改善；且提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性，提高了复合材料的综合性能和耐热性。用三聚氰胺对聚磷酸铵进行活化改性处理后，再与可膨胀石墨、包覆红磷混合球磨，相互间存在协同作用，得到复合阻燃剂，用于提高复合材料的阻燃性能。以不饱和聚酯树脂-乙烯基异氰酸酯、改性处理的木纤维为原料，以辛酸钴为促进剂，以过氧化甲乙酮为引发剂，经过处理的木纤维与不饱和聚酯树脂基体间的界面结合强度高、相容性好，制备的复合材料冲击韧性高。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种木纤维改性增强的不饱和聚酯复合材料及其制备工艺，依照该工艺制备的材料冲击韧性高，且具有良好的阻燃性能。本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：乙烯基异氰酸酯40-50，杨木粉10-20，辛酸钴1-3，过氧化甲乙酮2-4，KH5503-6，聚磷酸铵6-9，三聚氰胺4-7，可膨胀石墨3-5，包覆红磷2-4，丙烯酸溶液、乙醇、乙二醇、蒸馏水适量。一种木纤维改性增强的不饱和聚酯复合材料，其特征在于，按以下步骤进行：a.将杨木粉研磨粉碎，过20-40目筛后，放入鼓风干燥箱中于100-120℃干燥2-4h，1:10-20加入丙烯酸溶液中，浸泡处理1-3h后，过滤，再1:10-15加入KH550/乙醇溶液中，浸泡处理2-3h，过滤、水洗3-5次，于80-90℃烘箱中干燥3-6h，得改性木纤维；b.向乙烯基异氰酸酯中加入辛酸钴，机械搅拌、混合均匀，缓慢加入a中所得改性木纤维，边加边搅拌，将混合液超声振荡2-3h，静置1-2h，再加入过氧化甲乙酮，搅拌均匀，待用；c.将聚磷酸铵、三聚氰胺放入反应釜中，升温至240-260℃反应3-4h后，过滤、乙二醇洗涤3-5次，在100-120℃下真空烘干，得活化改性聚磷酸铵，将其与可膨胀石墨、包覆红磷混合，研磨粉碎过100-200目筛，待用；d.将b、c中所得物料混合均匀，迅速注入模具内，浇注后在室温下固化10-15h，再置于80-90℃的烘箱内进行后固化处理5-9h，得到充分固化的复合材料。其中，步骤a中丙烯酸溶液浓度为0.1-0.3mol/L；步骤a中所述KH550/乙醇溶液是将KH5501:5:90-100溶解于蒸馏水、乙醇中，并将溶液pH调节为3-5。本专利技术的反应机理如下：（1）先将杨木粉研磨粉碎、过筛、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡处理，过滤、水洗、干燥后得到改性木纤维，改性后的木纤维在基体中的分散性好，相容性高，与基体的界面结合性能得到改善；且提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性，提高了复合材料的综合性能和耐热性。（2）用三聚氰胺对聚磷酸铵进行活化改性处理后，再与可膨胀石墨、包覆红磷混合球磨，相互间存在协同作用，得到复合阻燃剂，用于提高复合材料的阻燃性能。（3）以不饱和聚酯树脂-乙烯基异氰酸酯、改性处理的木纤维为原料，以辛酸钴为促进剂，以过氧化甲乙酮为引发剂，经过处理的木纤维与不饱和聚酯树脂基体间的界面结合强度高、相容性好，制备的复合材料冲击韧性高。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例一种木纤维改性增强的不饱和聚酯复合材料，由下述重量份(g)的原料制得：乙烯基异氰酸酯40-50，杨木粉10-20，辛酸钴1-3，过氧化甲乙酮2-4，KH5503-6，聚磷酸铵6-9，三聚氰胺4-7，可膨胀石墨3-5，包覆红磷2-4，丙烯酸溶液、乙醇、乙二醇、蒸馏水适量。一种木纤维改性增强的不饱和聚酯复合材料，其特征在于，按以下步骤进行：a.将杨木粉研磨粉碎，过40目筛后，放入鼓风干燥箱中于100-120℃干燥3h，1:20加入丙烯酸溶液中，浸泡处理2h后，过滤，再1:15加入KH550/乙醇溶液中，浸泡处理3h，过滤、水洗3次，于80-90℃烘箱中干燥4h，得改性木纤维；b.向乙烯基异氰酸酯中加入辛酸钴，机械搅拌、混合均匀，缓慢加入a中所得改性木纤维，边加边搅拌，将混合液超声振荡2h，静置1h，再加入过氧化甲乙酮，搅拌均匀，待用；c.将聚磷酸铵、三聚氰胺放入反应釜中，升温至240-260℃反应3h后，过滤、乙二醇洗涤3次，在100-120℃下真空烘干，得活化改性聚磷酸铵，将其与可膨胀石墨、包覆红磷混合，研磨粉碎过100目筛，待用；d.将b、c中所得物料混合均匀，迅速注入模具内，浇注后在室温下固化10h，再置于90℃的烘箱内进行后固化处理5h，得到充分固化的复合材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种木纤维改性增强的不饱和聚酯复合材料，其特征在于：先将杨木粉研磨粉碎、过筛、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡处理，过滤、水洗、干燥后得到改性木纤维；向乙烯基异氰酸酯中加入辛酸钴、改性木纤维、过氧化甲乙酮，混合均匀，得混合料；用三聚氰胺对聚磷酸铵进行活化改性处理，再与可膨胀石墨、包覆红磷混合球磨，得到复合阻燃剂；将混合料与复合阻燃剂混匀，倒入模具，固化处理，得复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种木纤维改性增强的不饱和聚酯复合材料，其特征在于：先将杨木粉研磨粉碎、过筛、干燥，再用丙烯酸溶液、KH550/乙醇溶液浸泡处理，过滤、水洗、干燥后得到改性木纤维；向乙烯基异氰酸酯中加入辛酸钴、改性木纤维、过氧化甲乙酮，混合均匀，得混合料；用三聚氰胺对聚磷酸铵进行活化改性处理，再与可膨胀石墨、包覆红磷混合球磨，得到复合阻燃剂；将混合料与复合阻燃剂混匀，倒入模具，固化处理，得复合材料。2.一种木纤维改性增强的不饱和聚酯复合材料，其特征在于，由下述重量份的原料制得：乙烯基异氰酸酯40-50，杨木粉10-20，辛酸钴1-3，过氧化甲乙酮2-4，KH5503-6，聚磷酸铵6-9，三聚氰胺4-7，可膨胀石墨3-5，包覆红磷2-4，丙烯酸溶液、乙醇、乙二醇、蒸馏水适量。3.根据权利要求2所述的一种木纤维改性增强的不饱和聚酯复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：a.将杨木粉研磨粉碎，过20-40目筛后，放入鼓风干燥箱中于100-120℃干燥2-4h，1:10-20加入丙烯酸溶液中，浸泡处理1-3h后，过滤，再1:10-15加入KH550/乙醇溶液中...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洪杰，周楠，孙兴平，于洋，周煜，
申请(专利权)人：阜阳市金木工艺品有限公司，上海葵普科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34