[发明专利]一种含微纤化纤维素的纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含微纤化纤维素的纤维复合材料及其制备方法。首先用阴离子助剂对微纤化纤维素进行改性，同时用阳离子助剂对无机填料进行改性，然后将改性后两种水分散液混合，并加入纤维、胶乳和助剂，所得浆料再经抄造、脱水、干燥、硫化后得到含微纤化纤维素的纤维复合材料。本发明方法操作方便、工艺简单、适用性强，有利于规模化生产。本发明提供的含微纤化纤维素的纤维复合材料具有无机填料含量高、昂贵增强纤维用量少、材料拉伸强度好的优点。

技术领域

本发明属于复合材料与纤维材料的交叉领域，具体涉及一种含微纤化纤维素的纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经物理或化学的方法在宏观或微观上组合而成的具有新性能的材料。各种材料在性能上可互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。纤维复合密封材料主要用于制造各种密封垫片，广泛应用于各种车辆、机械设备以及各类管道连接处的密封，对车辆、机械的使用性能以及工业生产过程中的环境卫生和操作安全起着关键性的作用。目前常用的纤维复合密封材料主要由纤维、胶乳、无机填料和助剂组成。从降低成本和提高材料的耐热性方面考虑，必须尽量提高材料中的无机填料含量，但填料的大量增加必定会导致密封材料力学性能的损失，所以为了提高材料的力学强度，就需要加入芳纶纤维、碳纤维等对材料进行增强，但通常这些增强纤维的价格昂贵，不利于纤维复合密封材料的成本控制。所以如何提高填料含量的同时又能保证材料的力学强度和其它综合性能，已成为本领域技术人员急需解决的问题之一。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种含微纤化纤维素的纤维复合材料及其制备方法，该纤维复合材料的填料含量高、有机纤维用量低，且具有良好的拉伸强度、压缩性、回弹性和密封性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种含微纤化纤维素的纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)微纤化纤维素的改性：将微纤化纤维素分散在水中，加入阴离子助剂并搅拌均匀；

(2)无机填料的改性：将无机填料分散在水中，加入阳离子助剂并搅拌均匀；

(3)浆料配制：将改性后的微纤化纤维素水分散液与改性后的无机填料水分散液混合并搅拌均匀，再加入纤维、胶乳和助剂，配制成浆料；

(4)材料成型：将配置好的浆料采用抄纸法抄造成湿片层，再经脱水、干燥、硫化后得到含微纤化纤维素的纤维复合材料。

所述的微纤化纤维素为含有羧基、或羧甲基、或羧乙基、或磺酸基、或不含上述任意一种取代基的微纤化纤维素纤维中的至少一种，取代度优选为0-0.5；其纤维直径在5nm至1um之间，优选为20nm-500nm之间；纤维长度在100nm-1mm之间，优选为500nm-500μm之间。

所述的阴离子助剂为阴离子聚丙烯酰胺、木质素磺酸钠、羧甲基纤维素钠、聚甲基丙烯酸钠中的一种，其用量为微纤化纤维素的0-2wt％，优选为0.01-0.5wt％。

所述的无机填料为碳酸钙、高岭土、云母粉、硅灰石、膨润土、碳化硅、氧化锌、滑石粉、硫酸钡、白炭黑、膨胀石墨中的至少一种。

所述的阳离子助剂为阳离子聚丙烯酰胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚胺、阳离子淀粉、阳离子瓜尔胶、阳离子壳聚糖中的一种，其用量为无机填料的0-1wt％，优选为0.001-0.1wt％。

所述的纤维选自纸浆纤维、芳纶纤维、腈纶纤维、芳砜纶纤维、碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维中的至少一种。

所述的胶乳选自天然胶乳、丁苯胶乳、丁腈胶乳、氯丁胶乳、丙烯酸胶乳中的至少一种。

所述的助剂包括硫化剂(硫黄和噻唑类)、防老剂(N-苯基-2-萘胺)、颜料(炭黑)、消泡剂(聚二甲基硅氧烷)和絮凝剂(硫酸铝)。