一种制造生物源混杂高级复合材料的方法及其产品技术

本发明专利技术涉及一种制造生物源混杂高级复合材料的方法，包括：(a)将纤维用偶联剂进行处理；(b)将前述纤维除湿；(c)使步骤(b)中获得的纤维与弹性体或单体发生接枝；(d)将前述接枝的纤维除湿；(e)将接枝的纤维分散在溶解于溶剂的树脂中，接着使溶剂挥发；(f)对从步骤(e)中获得的纤维进行拉伸和压缩。本发明专利技术涉及由本发明专利技术方法所获得的生物源混杂高级复合材料。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种制造生物源混杂高级复合材料的方法，包括：(a)将纤维用偶联剂进行处理；(b)将前述纤维除湿；(c)使步骤(b)中获得的纤维与弹性体或单体发生接枝；(d)将前述接枝的纤维除湿；(e)将接枝的纤维分散在溶解于溶剂的树脂中，接着使溶剂挥发；(f)对从步骤(e)中获得的纤维进行拉伸和压缩。本专利技术涉及由本专利技术方法所获得的生物源混杂高级复合材料。【专利说明】一种制造生物源混杂高级复合材料的方法及其产品
本专利技术涉及一种制造生物源混杂高级复合材料的方法及其复合材料。具体地，本 专利技术涉及一种通过与弹性聚合物或单体发生接枝的纤维来制造生物源混杂高级复合材料 的方法。
技术介绍
对于天然、可生物降解和/或生态环境友好的纤维存在着日益增长的需求。这种 纤维是低密度材料，该材料可获得具有高界面性能的相对轻质的复合材料。这些纤维不仅 具有明显的成本优势和易加工性，而且是高度可再生资源。 干燥的黄麻纤维以其强度而闻名，并且是价格实惠、可持续获得的纤维。各种经化 学处理的天然纤维在本领域是众所周知的。橡胶化的黄麻纤维是其中的一种。 印度专利申请第494/MAS/2001号公开了一种复合纤维增强木材替代品和制造该 替代品的方法；其中将天然纤维用由磷酸酯多元醇所制成的胶粘剂共混物浸渍，并且用聚 氨酯树脂的胶粘剂共混物进行胶合，进而在合适的压力和温度下进行压缩。然而，在所述复 合材料中，将聚氨酯（是一种高价的材料）用作结合剂，从而使得该方法和产品价格变得昂 贵。此外，所述方法的产品并不提高其疲劳寿命。 印度专利申请第730/MUM/2003号公开了一种将黄麻纤维浸渍于通过将填充剂和 添加剂与酚类物质（亦即苯酚、一氯化酚）和甲醛形成的树脂加以混合所制成的浆料中而 制造天然纤维基热固性复合材料板的方法。然而，前述方法中使用不向产品赋予由拉伸所 导致的结晶性并且在重复循环使用中也不保持其原来性质的树脂。 美国专利US7232605中公开了复合材料结构构件，该构件包括聚合物、利用材料 混杂布置在二维或三维胞状骨架结构中的天然和合成纤维（优选纳米级的层板），这些天 然和合成纤维具有较低成本并且可以用作有效的结构梁。但因为该专利技术没有采用任何偶联 剂/表面处理剂和弹性体对增强填充剂进行处理，因此该专利技术的复合材料不具有提高的抗 疲劳特性。 W0/03035573公开了对天然有机纤维的处理；该处理是：在聚合物有机自我固化 前体和/或硅酸钠溶液中进行大规模混合，接着用无机酸或无机盐溶液处理，然后与含铝 的溶液或浆体接触。将该专利的前体复合材料用无机盐/在性质上是无机的铝进行涂覆。 此外，尽管无机处理纤维显示增强的耐火性能，但由于抗疲劳特性较差因而它们将不能循 环使用。 欧洲专利EP1958762中公开了一种天然粘合的纤维材料，该纤维材料包括秸杆纤 维的天然纤维织物、天然纤维（例如扁平纤维）和可生物降解物质（例如聚乳酸）的基质。 该专利中使用的树脂结合剂是热塑性材料（例如热塑性聚酯），所使用的增强纤维是秸杆、 聚乳酸、亚麻等。但事实上任何热塑性粘合复合材料在耐紫外线和耐环境应力性能方面较 差。此外，与交联复合材料相比，热塑性基复合材料具有低尺寸稳定性。 在本领域中已知的用于制造生物源混杂高级复合材料的现有方法的主要问题是： (a)低吸水性、（b)不能赋予较高的耐疲劳度、（c)该方法为所形成复合材料赋予相当大的 抗拉强度和抗弯强度、和（d)是复杂且昂贵的方法。此外，该方法中使用的树脂不为产品赋 予由拉伸所导致的结晶性，并且在重复循环使用中不保持其原来的性质。 因此，长久以来就需要开发出一种简单但技术上得到改进且经济上可行的制造生 物源混杂高级复合材料的方法；该高级复合材料是简单的，并且可获得具有低玻璃化转变 温度及高抗拉强度和抗弯强度从而在动态及静态状态下重复使用时具有高耐久性的改进 产品。
技术实现思路
专利技术目的 因此，本专利技术的主要目的是提供一种用于制造改进的生物源混杂高级复合材料的 方法，该方法简单、巧妙且具有成本效益。 本专利技术的另一个目的是提供一种用于制造改进的生物源混杂高级复合材料的方 法；该高级复合材料具有比常规天然纤维复合材料更长的疲劳寿命和/或更大的抗冲击强 度/抗拉强度/抗弯强度。 本专利技术的又一个目的是提供一种用于制造具有相等的双向性能的改进的生物源 混杂高级复合材料的方法。 本专利技术涉及一种制造生物源混杂高级复合材料的方法，包括：(a)将纤维用偶联 剂进行处理；(b)将前述纤维除湿；(c)使步骤（b)中所获得的纤维与弹性体或单体发生接 枝；（d)将前述接枝的纤维除湿；（e)将接枝的纤维分散在溶解于溶剂的树脂中，接着使溶 剂挥发；（f)拉伸和压缩从步骤（e)中获得的纤维。本专利技术涉及由本专利技术方法所获得的生 物源混杂高级复合材料。 本专利技术提供一种由天然纤维制造生物源混杂高级复合材料的新型的、在技术和/ 或经济上具有重要意义的方法，因而由此方法制造的混杂高级复合材料具有较高的抗拉强 度和粘结强度。根据本专利技术，制造生物源混杂高级复合材料的方法中所使用的纤维是天然 纤维，优选地是黄麻和黄麻衍生物。 本专利技术提供一种用具有高抗拉强度和粘结强度的天然纤维来制造生物源混杂高 级复合材料的简单且具有经济可行性的方法。 【专利附图】【附图说明】 图1为用于制造生物源混杂高级复合材料的方法的流程图。 【具体实施方式】 术语"生物源混杂高级复合材料"是指由两种以上不同材料构成的复合材料；其中 将橡胶胶乳接枝的天然纤维用作增强材料以便制造热固性复合材料。由于将一薄层的橡胶 涂覆在纤维上，因而获得了增强的机械性能及耐疲劳性。 参考以下的详细说明可以更容易地理解本专利技术，正如在流程图（图1)中逐步地描 述，该流程图仅是说明性的而绝不是用来限制本专利技术的范围。 图1为用于制造生物源混杂高级复合材料的方法的流程图。 本专利技术提供一种制造生物源混杂高级复合材料的方法，包括： (a)将增强纤维材料用偶联剂进行处理； (b)在50°C至80°C范围内的温度下将经处理的纤维材料除湿，以获得经干燥和化 学处理的增强纤维； (c)通过与接枝剂（例如弹性体或单体）混合，而使经干燥和化学处理的增强纤维 发生接枝； (d)在90°C至150°C范围内的温度下，将接枝纤维除湿然后固化； (e)将接枝的纤维分散在溶解于溶剂的结合树脂（bindingresin)中，接着在 30°C至45°C的温度下使溶剂挥发； (f)在KKTC至160°C温度和0-150kg/cm2的压力下将溶剂挥发的纤维拉伸和压 缩。 根据本专利技术，生物源混杂高级复合材料包含：（i)天然纤维或其改性形式；（ii)橡 胶胶乳；和（iii)酚醛树脂或环氧树脂材料（包括环氧改性酚醛树脂或其改性形式）；其中 用橡胶胶乳使天然纤维橡胶化并且将该纤维分散在酚醛树脂材料或其改性形式中。 在本专利技术的一个优选实施方式中，生物源混杂高级复合材料包括：（i)占总构成 约50%至75% (w/w)的天然纤维或其改性形式；（ii)占总构成约0.5%至3% (w/w)的干 燥橡胶；和（i本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造生物源混杂高级复合材料的方法，包括：(a)将纤维用偶联剂进行处理；(b)将前述纤维除湿；(c)使步骤(b)中所获得的纤维与弹性体或单体发生接枝；(d)将前述接枝的纤维除湿；(e)将接枝的纤维分散在溶解于溶剂的树脂中，接着使溶剂挥发；(f)对从步骤(e)中获得的纤维进行拉伸和压缩。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿瑞丹姆·玛克赫吉，
申请(专利权)人：SP先进工程材料私人有限公司，
类型：发明
国别省市：印度;IN