[发明专利]一种纸增强树脂基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法。

背景技术

材料的复合化是材料发展的必然趋势之一，近代以来，由于科学技术的迅速发展，对材料性能的要求也在日益提高，单质材料越来越难满足高科技对材料性能的高要求，复合材料由于其优异的性能及其可设计性而得到人们的重视。纤维增强树脂基复合材料是目前技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料，这种材料是用短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体经复合而成，因具有高比强度、高比刚度、耐腐蚀、安全破损性好、疲劳寿命高等优点，广泛应用于航空、航天、兵器、船舶、交通、体育器材、基础建设等许多领域。其中，连续纤维（玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉纤维、PBO纤维等）增强树脂基复合材料性能更加优异，广泛用于结构型材料的制备。然而，纤维的高昂价格（特别是连续纤维），极大的限制了其应用。目前，树脂基复合材料之所以没有全面普及，价格使其最大的影响因素之一。

为此，在复合材料低成本化方面，人们进行了多方面的研究。例如，采用植物纤维作为增强材料，它资源丰富、价格低廉、密度比所有的无机纤维都小，而模量与无机纤维接近，其良好的力学和物理性质、环境协调性质为材料科学家所重视。其中，由植物纤维组成的纸浆纤维更成为今年来关注的焦点。纸浆纤维不同于木粉、稻杆，纸浆经过处理出去了木质素等物质，保留了较纯的植物纤维素成分，因此与树脂结合更好。目前，利用纸浆纤维的方法主要有：将纸张粉碎成粉状，然后在混炼机中与树脂混合、塑炼，如郑锋发明的一种生态复合材料及其制备方法（申请号：201110146023.X）、张效林等发明的一种废旧报纸-废旧聚丙烯复合材料的制备方法（申请号：201110189912.4）等；另一种增强效果比较好的方法是直接利用纸浆纤维最为增强体，这种方法由应继儒等发明（聚合物/纸浆纤维复合材料的制备方法，申请号：200710051588.3）。

然而，众所周之，短切纤维增强的复合材料性能远远不及连续纤维增强复合材料的性能。热塑性树脂制备的复合材料的综合性能也远不及热固性树脂制备的复合材料。另外，将纸张进行处理仍然要耗费很多资源，增加了其制备后材料的成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的复合材料增强体价格高昂、环保性差的问题，而提供一种纸增强树脂基复合材料的制备方法。

本发明的一种纸增强树脂基复合材料的制备方法是按照以下步骤进行的：一、将预处理好的纸张采用静态浸渍法或动态浸渍法，浸渍于树脂溶液中，即得纸增强树脂基预浸料；二、将步骤一得到的纸增强树脂基预浸料进行成型处理，然后进行脱模、修剪、切边，即得纸增强树脂基复合材料；其中，树脂溶液是由树脂与溶剂按质量比为1：1～5的比例混合而成；纸张与树脂溶液的质量体积比为1g：10～40mL。

本发明的有益效果：

本发明直接采用纸张作为增强体制备聚合物基复合材料，不但省去了粉碎纸张所带来的能源消耗、设备购置，而且直接应用纸张也带来了制造成本的进一步下降（成本只相当于碳纤维复合材料的几千分之一、玻璃纤维复合材料的几百分之一，价格优势明显，前景广阔），本发明所制备的复合材料性能较其他植物纤维等制备的复合材料性能有了极大的提高，部分性能接近碳纤维增强树脂基复合材料，综合性能基本与玻璃纤维增强树脂基复合材料持平。本发明的方法操作简单、成本低廉、环保、转化效率更高、所制备复合材料性能更优良的制备连续纸张纤维增强树脂基复合材料的制备方法。

附图说明

图1为纸增强环氧树脂预浸料图片；

图2为纸增强树脂基复合材料板材图片；

图3为纸增强树脂基复合材料管材图片。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式的一种纸增强树脂基复合材料的制备方法是按照以下步骤进行的：一、将预处理好的纸张采用静态浸渍法或动态浸渍法，浸渍于树脂溶液中，即得纸增强树脂基预浸料；二、将步骤一得到的纸增强树脂基预浸料进行成型处理，然后进行脱模、修剪、切边，即得纸增强树脂基复合材料；其中，树脂溶液是由树脂与溶剂按质量比为1：1～5的比例混合而成；纸张与树脂溶液的质量体积比为1g：10～40mL。