[发明专利]一种麻纤维增强树脂基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种麻纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）纤维预处理；（2）纤维改性：①制备聚硅氧烷溶胶：②聚硅氧烷溶胶改性：③碱性水解；（3）制备改性麻纤维增强树脂基复合材料；本发明以多元羧酸和盐酸混合酸为催化剂制备的聚硅氧烷对黄麻纤维进行改性，该类改姓纤维与PLA制成的复合材料拉断截面无明显的纤维抽拔痕迹，且复合材料的拉断强度得到进一步提高，与现有技术相比，具有工艺简单、纤维力学性能影响小、具有优良的界面相容性和粘结性能等优点。

技术领域：

本发明属于复合材料制造领域，具体涉及一种麻纤维增强树脂基复合材料的制备方法。

背景技术：

纤维增强复合材料因比重小、比强度和比模量大等优异性能，被广泛应用于航天航空、国防、交通、体育等领域。近年来，随着人们环保意识的不断提高及石化资源的日益枯竭，传统以石化资源为原料的人造纤维(如玻璃纤维、芳纶和碳纤维等)增强复合材料的弊端日益显现。植物纤维是一种生物可降解的可再生资源，在很多应用领域中正逐步取代人造纤维成为聚合物基体最主要的增强材料。前期研究发现，天然植物纤维因具有较强的吸湿性和极性，与非极性聚合物基体界面相容性和粘结性较差，而且容易聚集形成富纤维区，对复合材料的机械强度及强度分布产生严重影响。作为增强体与基体连接的“桥梁”，界面的微观结构与结合性能决定着复合材料的整体性能，复合材料界面性能已成为纤维增强复合材料领域的研究热点。

国内外研究现状表明，在作为复合材料增强体的纤维表面构建疏水性粗糙微观结构，是一种改善纤维与树脂间界面相容性和粘结性能的有效方法。课题组在国内外研究现状的基础上，以水为介质，采用盐酸催化甲基三甲氧基硅烷制备了聚甲基硅氧烷，通过轧-烘-焙技术在黄麻纤维表面构建了光滑的疏水性薄膜，在通过碱性水解对聚甲基硅氧烷薄膜进行刻蚀，在纤维表面构筑了疏水性粗糙表面微观结构，显著提高了改性纤维表面与聚乳酸(PLA)间的界面相容性和粘结强度。然而，在对复合材料拉断截面进行观察时发现，仍有纤维从树脂基体中拔出。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种麻纤维增强树脂基复合材料的制备方法，本发明工艺简单、条件易控制，改性麻纤维在树脂中分散性好，界面粘结强度高，制取的复合材料增强效果显著、成本较低。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种麻纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)纤维预处理：

室温条件下，依次加入10-15g/L的氢氧化钠、5-8g/L过氧化氢、3-4g/L的硅酸钠、1-2g/L的渗透剂JFC，重量浴比为1：10-15，以1-3℃/min升温至90-100℃，保温120-150min，水洗，酸洗至中性，水洗，脱水，烘干；

(2)纤维改性：

①制备聚硅氧烷溶胶：

反应液组成：20-30g/L前驱体、0.1-0.5g/L十二烷基苯磺酸钠、1-5g/L盐酸、10-20g/L多元羧酸；

反应条件：将十二烷基苯磺酸钠加入到1-5g/L盐酸和10-20g/L多元羧酸的混合酸水溶液中，在25℃条件下搅拌，使十二烷基苯磺酸钠充分溶解，在20-30min内逐渐加入前驱体，前驱体加完之后，继续搅拌30-60min，接着以1-3℃/min升温至50-60℃，在搅拌的条件下反应3-6h；

②聚硅氧烷溶胶改性：

在聚硅氧烷溶胶中加入5-10g/L的次亚磷酸钠，再将溶胶调至pH值为5-6，在室温下，采用二浸二轧的方法对纤维进行改性，轧余率为80-100％，80-90℃条件下烘15-25min，130-150℃焙烘5-10min，水洗，80-100℃烘干；

③碱性水解：