[发明专利]一种基于生物基苯并噁嗪和植物纤维的全生物基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于生物基苯并噁嗪和植物纤维的全生物基复合材料及其制备方法。本发明中使用的基体树脂D‑Bz、S‑Bz、F‑Bz三种苯并噁嗪在合成中使用的原料脱氢松香胺、糠胺、十八胺、丁香酚都是全生物来源的原料。使用的增强纤维是植物纤维。D‑Bz/植物纤维复合材料的脆性大、力学性能欠佳，传统方法对这类脆性大的体系的改进有很多技术可以采用，但大都是使用基于石油产业的树脂来改性，本发明中使用全生物基树脂S‑Bz和F‑Bz来改性D‑Bz/植物纤维复合材料体系，通过优选树脂和比例，达到了使用基于石油产业的树脂来改性的同样的效果。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种全生物来源复合材料及其制备方法，具体而言是一种全生物基苯并噁嗪树脂和植物纤维复合材料的制备方法，可用于家具装修等民用复合材料的使用领域。

背景技术

苯并噁嗪树脂是一种新型的酚醛树脂。由酚源、胺源及多聚甲醛，经Mannich缩合反应得到六元杂环化合物单体。单体经加热或催化剂作用下可开环交联生成聚苯并噁嗪树脂。苯并噁嗪树脂不仅具有传统酚醛树脂的良好的热性能和机械性能，也有很多酚醛树脂不具备的优点。如：固化时没有小分子放出，固化无需强酸强碱催化，低吸湿性，高阻燃性，低介电性，高残碳率，极好的分子设计灵活性等特点，因此苯并噁嗪树脂被广泛地应用于纤维增强复合材料的基体树脂。

纤维增强复合材料是由增强纤维材料和树脂基体材料经过缠绕、模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。传统的纤维增强复合材料中无论树脂还是增强纤维都来源于石油，但是随着全球能源日益枯竭和环境问题的加剧，通过生物来源的原料制备纤维增强复合材料正在成为新的发展趋势。在过去数年间，不少部分生物基苯并噁嗪与生物纤维制备的纤维增强复合材料已经被研究人员报道。但在这些报道中，合成苯并噁嗪所用的胺源和酚源中，要么胺源是基于石油产业的胺源，要么酚源是基于石油产业的酚源。这是因为如果全部使用生物来源的胺类和酚类合成的苯并噁嗪往往耐热性不佳，作为高性能复合材料的基体树脂性能不够。因此这些报道的苯并噁嗪/生物纤维增强复合材料还并不算是真正的全生物基复合材料。

之前我们报道了一种新的全生物基苯并噁嗪，即使用脱氢松香胺作为胺源，丁香酚作为酚源制备苯并噁嗪(D-Bz)，这是一种耐热性良好的全生物基的苯并噁嗪。但是用其作为树脂基体制备的纤维增强复合材料，存在脆性大、断裂强度低的缺点。

本发明针对上述不足，发明了一种以脱氢松香胺-丁香酚制备的苯并噁嗪为主体，与其他的全生物来源的苯并噁嗪共聚改性，并进一步与植物纤维复合，制备脆性得到极大改善的、力学性能和耐热性良好的全生物基的纤维增强复合材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有良好耐热性、良好力学性能的生物基苯并噁嗪和植物纤维的全生物基复合材料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于生物基苯并噁嗪和植物纤维的全生物基复合材料的制备方法，其具体步骤如下：

(1)制备复合材料的基体树脂

所述基体树脂由三种全生物基苯并噁嗪D-Bz、S-Bz、F-Bz复配而成，将S-Bz、D-Bz、F-Bz三种树脂加入到不锈钢容器中，加入2-5倍树脂重量的溶剂，用超声加速溶解，得到均相混合溶液；

所述的D-Bz是由脱氢松香胺和丁香酚制备而成，其结构式如下：

所述的苯并噁嗪S-Bz是由十八胺和丁香酚制备而成，其结构式如下：

所述的苯并噁嗪F-Bz是由糠胺和丁香酚制备而成，其结构式如下：

(2)植物纤维的预处理