[发明专利]一种紫外光固化树脂包覆的改性竹纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及竹纤维改性领域，具体地说，是一种紫外光固化树脂包覆的改性竹纤维及其制备方法，该方法特别适用于竹纤维吸水性的降低与力学性能的提高。

背景技术

随着环境的不断恶化，人们对全球可循环利用材料的开发也不断重视，自上世纪60年代，中国台湾的研究人员用机械法生产了第一批天然竹纤维，竹纤维一直是人们大力推崇的天然纤维之一。竹纤维具有强度高(与苎麻的力学性能相近)，质量轻、耐紫外线照射、抗霉菌、可再生周期短等优点，且我国的竹材产量世界第一，价格低廉，如今，用竹纤维代替玻璃纤维与其他化学纤维复合已成为热门研究课题。竹纤维产品的应用领域广泛且用量巨大，以车用天然纤维为例，2010年，德国汽车工业平均每辆汽车的天然纤维复合材料的用量为17KG，但其中的天然纤维主要为再生棉、麻纤维和木纤维，这主要是因为竹纤维的极易吸水问题还未解决。竹纤维的主要成份为纤维素、木质素、半纤维素和果胶，这些物质都带有羟基，极易吸水，且竹纤维表面的不平整结构以及中间的多孔毛细结构，进一步增加了竹纤维的吸水性。尽管竹纤维在湿态和干态下的力学性能无明显差距，但作为复合材料之一，竹纤维的吸水会对其他复合材料的性能造成影响。另外，竹纤维在吸湿过程中会放热，长期使用时会使复合材料力学性能下降加速、老化加快、霉变风险增加，甚至整个复合材料都会因溶胀变形而无法正常使用。因此，要实现竹纤维在复合材料中的应用，解决竹纤维的易吸水问题是当务之急。

目前关于竹纤维表面改性后的产品主要为注塑件或板材，如CN103897359A报道了先采用表面改性剂对竹纤维进行表面改性，之后将改性竹纤维与聚酯树脂共混、挤出、注塑，最终得到竹纤维复合材料。目前尚未有关于将包覆紫外光固化树脂的技术应用于改善竹纤维吸水性能的相关专利及技术出现，与竹纤维增强的注塑件和板材相比，紫外光固化树脂包覆的竹纤维保持了纤维的形貌，可应用于注塑和非织造等多种工艺，树脂的包覆增大竹纤维的强度、提高了与聚合物基体的相容性、因而增大了其应用领域。同时，本发明中采用的方法，工艺简便快捷，有害残留少，可以使用在汽车内饰材料和室内材料上。

发明内容

本发明正是针对现有技术的技术问题所作出的改进技术方案，解决竹纤维的易吸水，吸湿放热，力学性能下降，老化加快等技术缺陷，提供一种具有低吸水性且力学性能与其他树脂的相容性也得到了提高的改性竹纤维及其制备方法，本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明公开了一种紫外光固化树脂包覆的改性竹纤维，所述的改性竹纤维为紫外光固化树脂包覆的竹纤维，各组分的质量份数为：

竹纤维100份；

紫外光固化组合物5～20份，紫外光固化树脂量要足够包覆竹纤维，但量太多无必要，具体的量要根据竹纤维的长短粗细及表面处理方式来定，其中10～18份最优。

作为进一步地改进，本发明所述的紫外光固化组合物组分为：预聚体30～80份，活性稀释剂10～30份，光引发剂0.5～2份，和阻聚剂0.05～0.3份。

作为进一步地改进，本发明所述的预聚体为含有极性基团的聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯或脂环族环氧树脂中的一种或任意几种。本发明所限定的预聚体均含有极性基团，可以与竹纤维表面的羟基形成氢键，从而提高了与竹纤维的结合力。

作为进一步地改进，本发明所述的活性稀释剂是环氧丙烯酸酯、烷基丙烯酸酯、烷基丙烯酸异氰酸酯、含氟丙烯酸酯中的一种或任意几种；环氧丙烯酸酯与预聚体反应后分子链上的羟基可以与竹纤维表面的羟基形成氢键，减少了竹纤维表面羟基与水的接触，从而降低了竹纤维的吸水性，烷基丙烯酸异氰酸酯中的烷基链具有疏水性质，从而降低竹纤维的吸水性，含氟丙烯酸酯中的氟原子具有疏水作用，从而降低竹纤维的吸水性。三者可以混合使用，且都可以通过紫外光照射进行固化。

作为进一步地改进，本发明所述的活性稀释剂是异癸基丙烯酸酯。

本发明还公开了一种紫外光固化树脂包覆的改性竹纤维的制备方法，将竹纤维先浸渍到紫外光固化组合物中，然后机械甩干至无液体滴落后再在紫外光照射下固化，具体制备步骤如下：

1)、裁切阶段：将竹纤维裁切至所需长度；

2)、浸渍阶段：将裁切好的竹纤维浸渍到紫外光固化树脂的组合物中，静置1～10min，待液态组合物将竹纤维充分润湿后，捞出竹纤维并机械甩干至无液体滴落；