一種纖維復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種纖維復(fù)合材料及其制備方法 與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)合材料是兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。 復(fù)合材料的組分材料雖然保持其相對獨(dú)立性，但復(fù)合材料的性能卻不是組分材料的簡單相 加，而是有著重要的改進(jìn)。在復(fù)合材料中，通常有一相為連續(xù)相，稱為基體；另一相為分散 相，稱為增強(qiáng)材料。分散相以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個(gè)連續(xù)相中，兩相之間存在著相界面，分 散相可為增強(qiáng)材料纖維，也可為顆?；驈浬⒌奶盍稀?fù)合材料的出現(xiàn)和發(fā)展，是現(xiàn)代科學(xué)不 斷進(jìn)步的結(jié)果，也是材料設(shè)計(jì)方面的一個(gè)突破。
[0003] 近年來，木材纖維作為填料或增強(qiáng)材料的研究利用逐漸引起人們的興趣，它與聚 乙烯等熱塑性聚合物的復(fù)合更是當(dāng)前高分子復(fù)合材料領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。木材纖維與許多 無機(jī)纖維材料及合成纖維材料相比有許多優(yōu)點(diǎn)，如價(jià)廉、易得、密度低、較高的拉伸強(qiáng)度和 模量、加工能耗小、可再生性和環(huán)境友好性等；另外，木材纖維具有多孔性，在一定工藝條件 下，熔融的塑料基體可以滲入到植物纖維的細(xì)胞空腔中，達(dá)到增強(qiáng)處理的目的。
[0004] 但是，木材纖維由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、抽提物等組成，其含有大量的羥基和 酚羥基等極性官能團(tuán)，表現(xiàn)出較強(qiáng)的極性和親水性。而聚乙烯等熱塑性聚合物是典型的非 極性樹脂，具有疏水性。如何使親水的極性木質(zhì)表面與疏水的非極性樹脂界面很好的融合 在一起，成為木塑復(fù)合材料獲得優(yōu)良性能的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種纖維復(fù)合材料及其制備方法與 應(yīng)用，該纖維復(fù)合材料的性能較好。
[0006] 本發(fā)明提供了一種一種纖維復(fù)合材料，由烷基烯酮二聚物與木材纖維復(fù)合形成。
[0007] 優(yōu)選的，所述烷基烯酮二聚物如（I)所示：
[0008]
[0009] 其中，所述札與R 2各自獨(dú)立地為C4~C30的烷基。
[0010] 優(yōu)選的，所述札與R2各自獨(dú)立地為ClO~C20的烷基。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種纖維復(fù)合材料的制備方法，包括：
[0012] 將木材纖維與烷基烯酮二聚物混合反應(yīng)，得到纖維復(fù)合材料。
[0013] 優(yōu)選的，所述木材纖維先用堿性溶液處理，再與烷基烯酮二聚物混合反應(yīng)。
[0014] 優(yōu)選的，所述堿性溶液為堿金屬氫氧化物的水溶液。
[0015] 優(yōu)選的，所述堿性溶液中堿性物質(zhì)的質(zhì)量為木材纖維質(zhì)量的5 %~15 %。
[0016] 優(yōu)選的，所述烷基烯酮二聚物與木材纖維的質(zhì)量比為1 : (0. 5~2)。
[0017] 優(yōu)選的，所述混合反應(yīng)的溫度為70 °C~90 °C ;所述混合反應(yīng)的時(shí)間為0. 5~2h。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種纖維復(fù)合材料在木塑領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0019] 本發(fā)明提供了一種纖維復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用，該纖維復(fù)合材料由木材纖 維與烷基烯酮二聚物混合反應(yīng)得到。與現(xiàn)有技術(shù)相比，烷基烯酮二聚物具有疏水長鏈烷基 與反應(yīng)活性基團(tuán)，反應(yīng)活性基團(tuán)與木材纖維中的羥基發(fā)生反應(yīng)，從而使烷基烯酮二聚物鍵 合到木材纖維上，可封閉纖維中部分羥基，從而使纖維復(fù)合材料具有較低的極性與較低的 回潮性能，同時(shí)該制備工藝簡單，可操作性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中原木粉的掃描電鏡照片；
[0021] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1得到的纖維復(fù)合材料掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒?發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí) 施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023] 本發(fā)明提供了一種纖維復(fù)合材料，由烷基烯酮二聚物與木材纖維復(fù)合形成。
[0024] 所述烷基烯酮二聚物為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的烷基烯酮二聚物即可，并無特殊的 限制，本發(fā)明中優(yōu)選如式⑴所示：
[0025]
[0026] 其中，所述&與1?2各自獨(dú)立地為C4~C30的烷基，優(yōu)選為C6~C28的烷基，更優(yōu) 選為C8~C25的烷基，再優(yōu)選為ClO~C25的烷基，再優(yōu)選為ClO~C20的烷基；所述烷基 烯酮二聚物最優(yōu)選為-&與-R 2為-C 14氏9或-C 16氏3組成的混合物。
[0027] 烷基烯酮二聚物是同時(shí)含有疏水基團(tuán)和反應(yīng)活性基團(tuán)的化合物，其制作工藝簡 單，成本低廉，而且具有良好的成膜性和耐水性。烷基烯酮二聚物的反應(yīng)活性基團(tuán)內(nèi)酯環(huán)， 可與纖維中的羥基發(fā)生酯的醇解反應(yīng)，生成新的酯，形成共價(jià)結(jié)合，從而使烷基烯酮二聚物 鍵合到纖維上，在纖維表面形成一層穩(wěn)定的薄膜，此時(shí)疏水基團(tuán)轉(zhuǎn)向纖維表面之外，引入疏 水的長鏈基團(tuán)，使木材纖維獲得憎液性能，從而達(dá)到降低木材纖維表面的極性的目的。
[0028] 本發(fā)明還提供了一種上述纖維復(fù)合材料的制備方法，包括：將木材纖維與烷基烯 酮二聚物混合反應(yīng)，得到纖維復(fù)合材料。
[0029] 其中，本發(fā)明對所有原料的來源并沒有特殊的限制，為市售即可；所述烷基烯酮二 聚物同上所述，在此不再贅述。
[0030] 按照本發(fā)明，優(yōu)選先將木材纖維用堿性溶液處理；所述堿性溶液為本領(lǐng)域技術(shù)人 員熟知的堿性溶液即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為堿金屬氫氧化物的水溶液，更優(yōu) 選為氫氧化鈉和/或氫氧化鉀水溶液，再優(yōu)選為氫氧化鈉水溶液。用堿性溶液處理，可將木 材纖維中的羥基更多的暴露出來，有利于其與烷基烯酮二聚物的反應(yīng)。所述堿性溶液中堿 性物質(zhì)的質(zhì)量優(yōu)選為木材纖維質(zhì)量的5%~15%，更優(yōu)選為8%~15%，再優(yōu)選為10%~ 15% ;所述木材纖維與堿性溶液中水的質(zhì)量比優(yōu)選為1 : (5~15)，更優(yōu)選為1 : (8~10)， 更優(yōu)選為1 :(1〇~15);所述處理的溫度優(yōu)選為30°C~60°C，更優(yōu)選為30°C~50°C，再優(yōu) 選為30°C~40°C ;所述處理的時(shí)間優(yōu)選為0. 5~2h，更優(yōu)選為1~2h。
[0031] 用堿性溶液處理后，優(yōu)選用水洗滌、過濾與干燥，得到堿性處理后的木材纖維。水 洗滌可除去木材纖維表面附著的堿性物質(zhì)；所述水洗滌優(yōu)選使木材纖維的混合溶液清洗至 pH值為7. 5~9,更優(yōu)選為7. 5~8. 5,再優(yōu)選為7. 5~8 ;所述過濾采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟 知的方法即可并無特殊的限制，本發(fā)明優(yōu)選采用循環(huán)水式真空栗進(jìn)行抽濾；所述干燥的溫 度優(yōu)選為85°C~115°C，更優(yōu)選為90°C~115°C，再優(yōu)選為90°C~105°C ;所述干燥的時(shí)間 優(yōu)選為6~10h，更優(yōu)選為8~10h。
[0032] 然后再將堿性處理后的木材纖維與烷基烯酮二聚物混合反應(yīng)；所述木材纖維與烷 基烯酮二聚物的質(zhì)量比優(yōu)選為1 : (〇. 5~2)，更優(yōu)選為I : (1~1. 5);該反應(yīng)優(yōu)選以水為溶 劑進(jìn)行，所述木材纖維與水的質(zhì)量比優(yōu)選為1 : (5~15)，更優(yōu)選為1 : (8~15)，更優(yōu)選為 1 : (10~15);所述混合反應(yīng)的溫度優(yōu)選為70°C~90°C，更優(yōu)選為80°C~90°C ;所述混合 反應(yīng)的時(shí)間優(yōu)選為0. 5~2h，更優(yōu)選為1~2h。
[0033] 混合反應(yīng)之后，優(yōu)選進(jìn)行過濾與干燥得到纖