[发明专利]纳米蒙脱土/三聚氰胺甲醛树脂改性短切椰壳纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米蒙脱土/三聚氰胺甲醛树脂改性短切椰壳纤维的制备方法。将先将甲醛溶液、六亚甲基四胺和三聚氰胺制备的溶液A以及PVA溶液、纳米蒙脱土及硅烷偶联剂KH‑792以及短切椰壳纤维制备的悬浊液B，将A和B混合并过滤干燥得到改性短切椰壳纤维。本发明将改性短切椰壳纤维与聚丙烯混合制备复合材料进行测试，测试获得产物具有良好的力学性能，摩擦学性能以及阻燃等级。

技术领域

本发明属天然纤维改性技术领域，涉及了一种纳米蒙脱土/三聚氰胺甲醛改性短切椰壳纤维的制备方法。

背景技术

与目前市面上销售的大量的众多的合成纤维相比，椰壳纤维韧性强，具有可降解性，对生态环境压力小，有望替代合成纤维用作复合材料的增强基。商品化的椰壳纤维中纤维素含量占46％～63％，木质素31％～36％，半纤维素 0.15％～0.25％，还含有矿物质等。其纤维的微观结构可以看作结晶含量比较高的纤维素构成主要管状结构，半纤维素构成管间螺带结构而木质素填充于管状结构和螺带结构之间的空隙中实现增强。这种天然的增强机制使得椰壳纤维在天然纤维中具有优良的力学性能，然而在实际应用中，椰壳纤维的力学优势并没有得到充分的提现，这主要是由于该纤维与高分子材料复合制备的木塑复合材料的相容性比较差，导致所制备的复合材料的界面比较薄弱，从而导致复合材料的力学性能较低，摩擦学性能较差。此外，椰壳纤维易燃，与高分子复合制备木塑复合材料后阻燃性能差。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了纳米蒙脱土/三聚氰胺甲醛树脂改性短切椰壳纤维的制备方法，使得改性后的纤维表面的基团和耐热性发生变化，与高分子材料的界面结合能力变强，从而使得所制备的复合材料具有良好的力学性能和耐磨性；纤维表面通过化学反应生成的大量的氮元素能有效地促进复合材料阻燃性能的提高。本发明采用纳米蒙脱土和三聚氰胺甲醛树脂采用三步法来共同改性短切椰壳纤维，利用三聚氰胺来提高椰壳纤维的耐磨性和阻燃性能，利用纳米蒙脱土的片层结构来实现与高分子材料复合后的界面增强。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包含以下步骤：

步骤一：先将甲醛溶液、六亚甲基四胺和三聚氰胺在60℃～80℃下混合形成混合溶液，用1mol/L的NaOH溶液将混合溶液的PH值调节至8.5～9.0，搅拌5～10 分钟，得到透明溶液A；

步骤二：将PVA溶液、纳米蒙脱土及硅烷偶联剂KH-792混合并进行搅拌，加入蒸馏水，在50℃～60℃下加入短切椰壳纤维，用超声分散仪在50℃下处理5～10s，机械搅拌5～10min，制备获得乳白悬浊液B；

步骤三：将乳白悬浊液B加入透明溶液A中，在80℃下机械搅拌0.5～1h；加入三乙醇胺后将所得悬浊液进行过滤，用蒸馏水洗涤，在60℃～80℃下鼓风干燥1～2h，得到改性短切椰壳纤维产物。

所述步骤一中，甲醛溶液的甲醛质量分数为35％-40％，溶剂为水。

所述步骤一中，甲醛溶液、六亚甲基四胺、三聚氰胺的质量比为46.8～52.3： 0.1～0.2：47.6～53.1。

所述步骤二中，短切椰壳纤维的直径为20～50um，长度为3～8mm。

所述步骤二中，PVA溶液的PVA质量分数为5％，溶剂为水。

所述步骤二中，PVA溶液、纳米蒙脱土和硅烷偶联剂KH-792的质量比为 70～85：4.4～6.9：10～20％，蒸馏水的加入质量为PVA溶液、纳米蒙脱土和硅烷偶联剂KH-792三者总质量的1～1.2倍，短切椰壳纤维的加入质量占PVA溶液、纳米蒙脱土及硅烷偶联剂KH-792的三者混合液总重量的20％～30％。

所述步骤三中，乳白悬浊液B和透明溶液A的重量比为1:1，三乙醇胺加入量和所述步骤一中的六亚甲基四胺的质量比例为1:1～1:1.2。