[发明专利]PET废纤/竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纤维增强树脂复合材料技术领域，具体涉及PET废纤/竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料及其制备方法。

背景技术

随着PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）销量的日益增加，废弃PET纤维的数量剧增，造成资源浪费和环境污染，尤其是高温过滤材料制造中使用的PET下脚料及其废弃物，由于纤维经过无机物表面改性，废弃的PET纤维无法再熔融回收利用，只能废弃作为填埋物。PET废纤化学惰性强，暴露在大自然中短时间内不易被降解，占据了大量空间。因此，其回收利用日益受到人们的重视。PET纤维拉伸强度与韧性较好，但是其弹性模量较低，以其作为树脂的增强体所得到的复合材料弹性模量较低，限制了其在实际工程中的应用。近年来，利用天然植物纤维增强聚合物复合材料的研究受到了人们的广泛关注。天然植物纤维质轻、来源广、价格便宜，且环保、可再生，用其与聚合物制成复合材料不仅可降低复合材料的成本，而且复合材料具有易降解、无污染等优点。竹纤维具有很高的比强度与比模量，单根毛竹纤维轴向拉伸强度可达到1.69GPa，最大拉伸模量可达32.0-34.6GPa。因此，把PET纤维与竹纤维作为混杂体系以增强树脂基体，可充分利用PET纤维的高韧性与竹纤维的高模量的优点，通过适当的工艺条件可以制备出一种新型的纤维增强树脂基复合材料。另外，由于亲水性的植物纤维与憎水性的PET纤维及基体间的相容性差，植物纤维/PET纤维混杂增强树脂基复合材料的力学性能不高。纤维表面等离子体处理是一种简便快速而且成本低的提高纤维与树脂相容性的方法。采用等离子体处理PET废纤，可以改变PET纤维的表面形态与表面能，可使纤维表面的大分子链发生断裂形成活性自由基，有利于与基体树脂形成强界面结合。采用等离子体处理竹原纤维，会使竹纤维表面葡萄糖苷键断裂生成大分子自由基。等离子体处理PET废纤和竹原纤维后形成的表面自由基可与不饱和聚酯树脂中的不饱和双键发生交联反应，从而改善纤维与树脂的界面相容性，提高复合材料的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供改性PET废纤/竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料及其制备方法，采用竹原纤维与PET废纤增强不饱和聚酯，解决了高温过滤材料制造中使用的PET下脚料及其废弃物难降解、回收难度大等问题，并显著改善了现有技术中竹纤维、PET废纤与树脂界面结合强度低，制备出的复合材料力学性能低等问题。本发明制备的PET废纤/竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料和改性PET废纤/竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料均具有较高的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种PET废纤/竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料，是由PET废纤、竹原纤维、不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂通过热压成型工艺得到；所述的复合材料的原料组成按质量份数计为： PET废纤16-64份，竹原纤维16-64份，不饱和聚酯树脂80-100份，交联剂1-3份，促进剂0.5-1.5份，引发剂3-7份。

    所采用的PET废纤为中国节能海东青新材料集团有限公司高温滤材的废弃料；竹原纤维为福建海博斯化学技术有限公司采用机械法结合生物溶剂制备的原纤维；所述的不饱和聚酯树脂为邻苯二甲酸型不饱和聚酯树脂；所述的交联剂为苯乙烯；所述的促进剂为环烷酸钴；所述的引发剂为过氧化丁酮。

一种如上所述的PET废纤/竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料的制备方法的具体步骤如下：

（1）取PET废纤和竹原纤维混合均匀，用棉花开松机梳理成宽100cm、厚度为0.5cm的混合纤维毡，然后裁剪成22cm×22cm的规格后，置于100-105℃烘箱中烘至绝干；

（2）将不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂，混合后搅拌1min，使之混合均匀；

（3）将烘至绝干的混合纤维毡取出，用塑料密封袋包好，冷却至室温，将纤维毡排布成纤维板坯；把不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂混合物均匀涂敷在纤维板坯的表面，然后板坯移至钢模中在室温下以6-8MPa的压力冷压5-10min，使树脂渗透板坯；然后热压机升温至80-100℃在6-8MPa压力下热压5-10min；继续升温至100-120℃，压力保持不变，热压30-60min；热压完成后模具隔热保压60-120min，并使之自然冷却至室温。

通过对PET废纤、竹原纤维进行改性，制得性能更佳的等离子体改性PET废纤/竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料。