一種復(fù)合材料用竹纖維表面處理劑及其制備方法
【專利摘要】一種復(fù)合材料用竹纖維表面處理劑，表面處理劑分包括A和B兩種組分，其中，A組分為合成三聚氰胺甲醛樹脂表面處理劑，在合成三聚氰胺甲醛樹脂組份中引入了帶有乙烯基的聚乙烯醇，使得三聚氰胺甲醛樹脂的分子鏈上嵌入了乙烯基；B組分為多聚磷酸銨，使用時(shí)按照A組分與B組分以10:1的份量進(jìn)行混合，再噴施到竹纖維表面。本發(fā)明既具有跟竹纖維的良好結(jié)合性，又具有與聚乙烯和聚丙烯塑料良好的相容性，因此利用竹纖維增強(qiáng)聚乙烯和聚丙烯塑料制造復(fù)合材料時(shí)，能很好地提高復(fù)合界面的相容性，從而達(dá)到提高復(fù)合材料性能的目的。
【專利說(shuō)明】一種復(fù)合材料用竹纖維表面處理劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種材料的表面處理劑及制備方法，尤其是復(fù)合材料用竹纖維表面處理劑及其制備方法；主要適用于竹纖維復(fù)合材料的制造。
【背景技術(shù)】
[0002]植物纖維來(lái)源豐富、可再生、價(jià)格便宜、可循環(huán)利用和可生物降解。其良好的力學(xué)和物理性質(zhì)及與環(huán)境協(xié)調(diào)的特性激發(fā)了大量工業(yè)部門的興趣。值得一提的是汽車工業(yè)，為了替代金屬材料和塑料在汽車內(nèi)飾件中的應(yīng)用，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始研制和開(kāi)發(fā)天然植物纖維復(fù)合材料，植物纖維作為增強(qiáng)材料與聚丙烯等熱塑性塑料復(fù)合制備出植物纖維增強(qiáng)熱塑性塑料氈復(fù)合材料用于汽車內(nèi)飾件制造。國(guó)內(nèi)一些汽車內(nèi)飾件生產(chǎn)廠家也已經(jīng)開(kāi)始采用玻璃纖維、黃麻纖維和劍麻纖維等作為增強(qiáng)材料與熱固性和熱塑性聚合物制成天然植物纖維聚合物復(fù)合材料用于汽車內(nèi)飾件生產(chǎn)。汽車用植物纖維主要是指植物纖維，如洋麻、大麻、亞麻、黃麻和劍麻等麻纖維。
[0003]竹纖維是一種新近開(kāi)發(fā)出來(lái)的天然植物纖維，它的纖維素含量高，且呈多層壁結(jié)構(gòu)，具有極佳的拉伸強(qiáng)度和彈性模量。竹纖維增強(qiáng)熱塑性塑料復(fù)合材料可充分發(fā)揮竹纖維比強(qiáng)度大、比剛度大和熱塑性塑料耐水、耐腐蝕、耐磨、可回收再利用等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)該材料還具有隔熱、吸音、密度低等特點(diǎn)。但由于竹材主要是由纖維素、木素和半纖維素三種天然有機(jī)高分子組成，其中含有大量極性基團(tuán)，且親水性極強(qiáng)的纖維素和半纖維素與分子鏈缺乏活性基團(tuán)的聚乙烯、聚丙烯塑料的親和性差，復(fù)合時(shí)難以形成有效的界面粘附。為了得到性能優(yōu)異的復(fù)合材料，須對(duì)竹纖維材料的表面進(jìn)行物理或化學(xué)方法的改性處理，改變其表面形態(tài)、晶態(tài)、表面能、極性、表面化學(xué)組成以及除去表面弱邊界層，調(diào)整到與基體表面性能相適應(yīng)和相匹配，以提高二者的相容性、浸潤(rùn)性、反應(yīng)性以及粘接性能。同時(shí)竹纖維具有易燃燒的缺點(diǎn)，作為汽車內(nèi)飾用材料就必須進(jìn)行阻燃處理。
[0004]通過(guò)檢索未發(fā)現(xiàn)直接與本發(fā)明技術(shù)相同的專利，只是有一些有關(guān)其它纖維表面處理方面的專利，與本發(fā)明有一定關(guān)聯(lián)的專利主要有以下幾個(gè):
1、專利號(hào)為CN201010614782.X，名稱為“一種碳纖維表面處理劑及其處理方法”，該專利公開(kāi)了一種碳纖維表面處理劑及其處理方法。此處理劑由以下組分制備而成:溶劑0% -99% ;聚丙烯腈1% -100%。本發(fā)明主要通過(guò)液態(tài)聚丙烯腈對(duì)碳纖維進(jìn)行表面處理提高碳纖維與極性樹脂基體的粘接性，提高碳纖維增強(qiáng)材料的力學(xué)性能。
[0005]2、專利號(hào)為CN201110118744.X，名稱為“聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯復(fù)合材料及制備裝置”，該專利公開(kāi)了一種聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯復(fù)合材料，其重量百分比組成為:聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯69?97% ;碳纖維2?30% ;成核劑0.5?5% ;偶聯(lián)劑0.1?1% ;抗氧劑
0.01?0.1% ;其余為碳纖維表面處理劑。
[0006]3、專利號(hào)為CN201310459635，名稱為“聚合物纖維表面處理劑”，該專利公開(kāi)了一種基于樹脂制品的聚合物纖維的含水表面處理劑，其特征在于它含有:I一30%重量的可熔性酚醛樹脂類型的極性酚醛塑料；2— 40%重量的可用熔性酚醛樹脂交聯(lián)，可進(jìn)行自由基聚合的芳族羥甲基和/或鹵甲基化合物的共聚物及其余為水，構(gòu)成100%重量，其中若需要的話，還可加入至多5%重量的其它粘合改進(jìn)劑。本發(fā)明還包括上述表面處理劑對(duì)于有機(jī)或無(wú)機(jī)聚合物纖維，最好是聚酰胺或聚酰亞胺纖維，特別是芳族酰胺纖維改性中的應(yīng)用以及聚合物纖維的改性方法。
[0007]上述這些專利雖然涉及到纖維的表面處理劑，但并沒(méi)有提到竹纖維的表面處理齊U，而且由于竹纖維復(fù)合材料的特性與這些纖維也完全不一樣，因此這些表面處理劑也不能用于竹纖維復(fù)合材料中的竹纖維表面改性處理，因此仍有必要對(duì)竹纖維復(fù)合材料的表面處理劑加以研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前纖維表面處理劑不適用于竹纖維復(fù)合材料的表面改性處理，提供一種能對(duì)竹纖維表面進(jìn)行物理或化學(xué)方法的改性處理，改變其表面形態(tài)、晶態(tài)、表面能、極性、表面化學(xué)組成以及除去表面弱邊界層，調(diào)整到與基體表面性能相適應(yīng)和相匹配，以提高二者的相容性、浸潤(rùn)性、反應(yīng)性以及粘接性能，有效改變竹纖維表面的親和性，提高與其它材料復(fù)合時(shí)形成有效的界面粘附力的表面處理劑及其制備方法。同時(shí)該表面處理劑可有效改變竹纖維阻燃性能。
[0009]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所提出的技術(shù)實(shí)施方案是一種復(fù)合材料用竹纖維表面處理齊U，表面處理劑分包括A和B兩種組分，其中，A組分為合成三聚氰胺甲醛樹脂表面處理劑，在合成三聚氰胺甲醛樹脂組份中引入了帶有乙烯基的聚乙烯醇，使得三聚氰胺甲醛樹脂的分子鏈上嵌入了乙烯基組分為多聚磷酸銨，使用時(shí)按照A組分與B組分以10:1的份量進(jìn)行混合，再噴施到竹纖維表面。
[0010]進(jìn)一步地，所述合成三聚氰胺甲醛樹脂包括以下組分，并按照重量配比如下:
甲醛水溶液180-190kg
三聚氰胺 105-1 IOkg 聚乙烯醇 90-95kg
將上述材料置于反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)制成合成三聚氰胺甲醛樹脂。
[0011]進(jìn)一步地，在合成三聚氰胺甲醛樹脂中加有調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)甲醛水溶液PH值的氫氧化鈉水溶液，以保證反應(yīng)釜內(nèi)PH值為8.5-9.0。
[0012]進(jìn)一步地，所述甲醛水溶液的質(zhì)量百分含量為36.5-37.5% ;所述三聚氰胺的質(zhì)量百分含量為大于99% ;所述聚乙烯醇的質(zhì)量百分含量為98-99%，平均聚合度為1700-1800，醇介度在99.8%以上；所述氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量百分含量為27-32%。
[0013]上述合成三聚氰胺甲醛樹脂表面處理劑的制備方法包括以下步驟:
1、按照配比選取甲醛水溶液、三聚氰胺和聚乙烯醇；
2、將甲醛水溶液加入反應(yīng)釜，開(kāi)動(dòng)攪拌器，用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)PH值
8.5-9.0，打開(kāi)反應(yīng)釜的加熱閥門，開(kāi)始加熱到45°C ；
3、將三聚氰胺和聚乙烯醇分開(kāi)或混合在一起分批次均勻加入反應(yīng)釜，加料完畢后，在30分鐘內(nèi)使反應(yīng)釜內(nèi)溫均勻升至88-92°C，在到達(dá)設(shè)定溫度后保溫10-45分鐘，此階段PH值調(diào)節(jié)保持在7.0-7.5之間；保溫后自然降溫；
4、開(kāi)始降溫起，連續(xù)從反應(yīng)釜內(nèi)取反應(yīng)液樣觀測(cè)混濁溫度，當(dāng)混濁溫度達(dá)到24-25°C時(shí)，立即將反應(yīng)液冷卻到75°C以下，并加入第一批酒精60-72kg ；
5、加完第一批酒精后，再次取樣，并繼續(xù)觀測(cè)混合液的混濁溫度，當(dāng)混濁溫度繼續(xù)下降到15°C時(shí)，用氫氧化鈉調(diào)PH值在8.7-8.9，用20分鐘將反應(yīng)液繼續(xù)升溫至90±2°C，在到達(dá)設(shè)定溫度后保溫10-45分鐘，此階段PH值應(yīng)保持在7.5-8.0，保溫時(shí)間到后自然降溫；
6、開(kāi)始降溫起，連續(xù)從反應(yīng)釜內(nèi)取反應(yīng)液樣觀測(cè)混濁溫度，并觀測(cè)混合液的混濁溫度，當(dāng)混濁溫度下降到23-24°C時(shí)，立即冷卻加入第二批酒精40-48kg，并用氫氧化鈉調(diào)PH值在
7.0-7.2之間，繼續(xù)冷卻至40°C以下放料貯存?zhèn)溆?，制成A組分；
7、選取B組分,B組分為直接選取多聚磷酸銨,多聚磷酸銨質(zhì)量百分含量為大于98%,聚合度20左右。
[0014]8、噴施到竹纖維表面前，將上述A組分加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的B組分中，混合均勻后噴施于竹纖維的表面。
[0015]進(jìn)一步地，在制備方法所加的乙醇水溶液的質(zhì)量百分含量為95%以上；所述多聚磷酸銨的質(zhì)量百分含量為大于98%，聚合度20左右。
[0016]本發(fā)明具有以下特點(diǎn):本發(fā)明制備的樹脂主體成分是一種對(duì)竹材具有良好結(jié)合性能的三聚氰胺甲醛樹脂，同時(shí)在組份中引入了帶有乙烯基的聚乙烯醇，使得三聚氰胺甲醛樹脂的分子鏈上嵌入了乙烯基，而乙烯基跟聚乙烯和聚丙烯塑料均有非常好的相容性，因此本發(fā)明的樹脂既具有跟竹纖維的良好結(jié)合性，又具有與聚乙烯和聚丙烯塑料良好的相容性，因此利用竹纖維增強(qiáng)聚乙烯和聚丙烯塑料制造復(fù)合材料時(shí)，能很好地提高復(fù)合界面的相容性，從而達(dá)到提高復(fù)合材料性能的目的。另外多聚磷酸銨是一種良好阻燃劑，本發(fā)明之所以選擇多聚磷酸銨的處理劑調(diào)時(shí)加入，主要原因是樹脂需要一定的貯存期，一般為20-30天，且樹脂具有酸敏性，而多聚磷酸銨呈弱酸性，所以為了保證樹脂的足夠貯存期，所以在施加于竹纖維時(shí)才調(diào)配加入多聚磷酸銨，在調(diào)配時(shí)加入多聚磷酸銨會(huì)使處理劑的PH值下降，并能促進(jìn)樹脂主體成分的固化，本發(fā)明的表面處理劑一般噴施在濕的竹纖維表面，在竹纖維進(jìn)行高溫干燥或者制造竹纖維復(fù)合材料熱壓工序中，表面處理劑受熱而固化包裹在竹纖維表面，而形成牢固的結(jié)合，同時(shí)能提高竹纖維與復(fù)合材料基體(聚乙烯和聚丙烯塑料)之間的界面結(jié)合力46%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0018]實(shí)施例一
一種竹纖維表面處理劑，其特征在于:它是由原料甲醛水溶液180-190kg，三聚氰胺105-110kg，聚乙烯醇90-95kg，氫氧化鈉水溶液5_8kg，乙醇溶液100_120kg，多聚磷酸銨40-50kg制備而成。所述甲醛水溶液的質(zhì)量百分含量為36.5-37.5% ;所述三聚氰胺的質(zhì)量百分含量為大于99% ;所述聚乙烯醇的質(zhì)量百分含量為98-99%，平均聚合度為1700-1800，醇介度在99.8%以上；所述氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量百分含量為27-32% ;所述乙醇水溶液的質(zhì)量百分含量為95%以上；所述多聚磷酸銨的質(zhì)量百分含量為大于98%,聚合度20左右。
[0019]該處理劑的制備方法為:
1、將甲醛水溶液180-190kg加入反應(yīng)釜，開(kāi)動(dòng)攪拌器，用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)PH值8.5?9.0,打開(kāi)反應(yīng)釜的加熱閥門，開(kāi)始加熱到45°C。[0020]2將三聚氰胺105-1 IOkg和聚乙烯醇90_95kg的混合料均勻加入反應(yīng)釜，加料完畢后，在30分鐘內(nèi)使反應(yīng)釜內(nèi)溫均勻升至92°〇，在92±21:下保溫45分鐘，此階段PH值調(diào)節(jié)保持在7.0-7.5之間。
[0021]3、取IOml水加入到20ml量筒中，加入10滴反應(yīng)液(約0.5ml)觀測(cè)混濁溫度，當(dāng)混濁溫度達(dá)到24~25°C時(shí)，立即將反應(yīng)液冷卻到75°C以下加入第一批酒精60_72kg。
[0022]4、加完第一批酒精后，取IOml水和5ml反應(yīng)液，并依次加入20ml量筒中，觀測(cè)混合液的混濁溫度下降到15°C時(shí)，然后用氫氧化鈉調(diào)PH值在8.7^8.9，用20分鐘將反應(yīng)液繼續(xù)升溫至90±2°C，此階段PH值應(yīng)保持在7.5~8.0。
[0023]5、取IOml水和5ml反應(yīng)液，并依次加入20ml量筒中，觀測(cè)混合液的混濁溫度下降到23~24°C時(shí)，立即冷卻加入第二批酒精40-48kg，并用氫氧化鈉調(diào)PH值在7.0-7.2之間，繼續(xù)冷卻至40°C以下放料貯存?zhèn)溆谩?br> [0024]6、質(zhì)量指標(biāo)
樹脂含量: 40~50%
粘度:15~25。E 0.015~0.025 (Pa)
外觀:無(wú)色或者淡黃色透明液體
游離醒:小于0.05%
貯存期: 30天(15~20°C)
混濁度: 2(T30°C (取一倍樹脂加二倍水的混濁溫度)
7、噴施到竹纖維表面前，將上述樹脂加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的多聚磷酸銨，混合均勻后噴施于竹纖維的表面。
[0025]實(shí)施例二
一種竹纖維表面處理劑，其特征在于:它是由原料甲醛水溶液180-190kg，三聚氰胺105-110kg，聚乙烯醇90-95kg，氫氧化鈉水溶液5_8kg，乙醇溶液100_120kg，多聚磷酸銨40-50kg制備而成。所述甲醛水溶液的質(zhì)量百分含量為36.5-37.5% ;所述三聚氰胺的質(zhì)量百分含量為大于99% ;所述聚乙烯醇的質(zhì)量百分含量為98-99%，平均聚合度為1700-1800，醇介度在99.8%以上；所述氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量百分含量為27-32% ;所述乙醇水溶液的質(zhì)量百分含量為95%以上；所述多聚磷酸銨的質(zhì)量百分含量為大于98%,聚合度20左右。 [0026]該處理劑的制備方法為:
1、將甲醛水溶液180-190kg加入反應(yīng)釜，開(kāi)動(dòng)攪拌器，用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)PH值8.5~9.0,打開(kāi)反應(yīng)釜的加熱閥門，開(kāi)始加熱到45°C。
[0027]2、將第一批的三聚氰胺63_66kg和聚乙烯醇54_57kg的混合料均勻加入反應(yīng)釜，加料完畢后，在30分鐘內(nèi)使反應(yīng)釜內(nèi)溫均勻升至88°〇，在88±2°〇下保溫25分鐘，此階段PH值調(diào)節(jié)保持在7.0-7.5之間。
[0028]3、將第二批的三聚氰胺42_44kg和聚乙烯醇36_38kg的混合料均勻加入反應(yīng)釜，在88±2°C下保溫20分鐘，此階段PH值調(diào)節(jié)保持在7.0-7.5之間。
[0029]4、取IOml水加入到20ml量筒中，加入10滴反應(yīng)液(約0.5ml)觀測(cè)混濁溫度，當(dāng)混濁溫度達(dá)到24~25°C時(shí)，立即將反應(yīng)液冷卻到75°C以下加入第一批酒精60_72kg。
[0030]5、加完第一批酒精后，取IOml水和5ml反應(yīng)液，并依次加入20ml量筒中，觀測(cè)混合液的混濁溫度下降到15°C時(shí)，然后用氫氧化鈉調(diào)PH值在8.7^8.9，用20分鐘將反應(yīng)液繼續(xù)升溫至90±2°C，此階段PH值應(yīng)保持在7.5~8.0。
[0031 ] 6、取IOml水和5ml反應(yīng)液，并依次加入20ml量筒中，觀測(cè)混合液的混濁溫度下降到23~24°C時(shí)，立即冷卻加入第二批酒精40-48kg，并用氫氧化鈉調(diào)PH值在7.0^7.2之間，繼續(xù)冷卻至40°C以下放料貯存?zhèn)溆谩?br> [0032]7、質(zhì)量指標(biāo)
樹脂含量: 40~50%
粘度:15~25。E 0.015~0.025 (Pa)
外觀:無(wú)色或者淡黃色透明液體
游離醒:小于0.03%
貯存期: 30天(15~20°C)
混濁度: 2(T30°C (取一倍樹脂加二倍水的混濁溫度)
8、噴施到竹纖維表面前，將上述樹脂加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的多聚磷酸銨，混合均勻后噴施于竹纖維的表面。
[0033]實(shí)施例三
一種竹纖維表面處理 劑，其特征在于:它是由原料甲醛水溶液180-190kg，三聚氰胺105-110kg，聚乙烯醇90-95kg，氫氧化鈉水溶液5_8kg，乙醇溶液100_120kg，多聚磷酸銨40-50kg制備而成。所述甲醛水溶液的質(zhì)量百分含量為36.5-37.5% ;所述三聚氰胺的質(zhì)量百分含量為大于99% ;所述聚乙烯醇的質(zhì)量百分含量為98-99%，平均聚合度為1700-1800，醇介度在99.8%以上；所述氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量百分含量為27-32% ;所述乙醇水溶液的質(zhì)量百分含量為95%以上；所述多聚磷酸銨的質(zhì)量百分含量為大于98%,聚合度20左右。
[0034]該處理劑的制備方法為:
1、將甲醛水溶液180-190kg加入反應(yīng)釜，開(kāi)動(dòng)攪拌器，用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)PH值8.5~9.0,打開(kāi)反應(yīng)釜的加熱閥門，開(kāi)始加熱到45°C。
[0035]2、將三聚氰胺105_110kg均勻加入反應(yīng)釜，加料完畢后，在30分鐘內(nèi)使反應(yīng)釜內(nèi)溫均勻升至88°C，在88±2°C下保溫10分鐘，此階段PH值調(diào)節(jié)保持在7.0-7.5之間。
[0036]3、將聚乙烯醇90_95kg均勻加入反應(yīng)釜，在88±2°C下保溫40分鐘，此階段PH值調(diào)節(jié)保持在7.0-7.5之間。
[0037]4、取IOml水加入到20ml量筒中，加入10滴反應(yīng)液(約0.5ml)觀測(cè)混濁溫度，當(dāng)混濁溫度達(dá)到24~25°C時(shí)，立即將反應(yīng)液冷卻到75°C以下加入第一批酒精60_72kg。
[0038]5、加完第一批酒精后，取IOml水和5ml反應(yīng)液，并依次加入20ml量筒中，觀測(cè)混合液的混濁溫度下降到15°C時(shí)，然后用氫氧化鈉調(diào)PH值在8.7^8.9，用20分鐘將反應(yīng)液繼續(xù)升溫至90±2°C，此階段PH值應(yīng)保持在7.5~8.0。
[0039]6、取IOml水和5ml反應(yīng)液，并依次加入20ml量筒中，觀測(cè)混合液的混濁溫度下降到23~24°C時(shí)，立即冷卻加入第二批酒精40-48kg，并用氫氧化鈉調(diào)PH值在7.0^7.2之間，繼續(xù)冷卻至40°C以下放料貯存?zhèn)溆谩?br> [0040]7、質(zhì)量指標(biāo)
樹脂含量: 40~50%
粘度:15~25。E 0.015~0.025 (Pa)
外觀:無(wú)色或者淡黃色透明液體 游離醒:小于0.03%
貯存期: 30天(15?20°C)
混濁度: 2(T30°C (取一倍樹脂加二倍水的混濁溫度)
8、噴施到竹纖維表面前，將上述樹脂加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的多聚磷酸銨，混合均勻后噴施于竹纖維的表面。
[0041]通過(guò)上述實(shí)例可以看出，本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料用竹纖維表面處理劑，表面處理劑分包括A和B兩種組分，其中，A組分為合成三聚氰胺甲醛樹脂表面處理劑，在合成三聚氰胺甲醛樹脂組份中引入了帶有乙烯基的聚乙烯醇，使得三聚氰胺甲醛樹脂的分子鏈上嵌入了乙烯基；B組分為多聚磷酸銨，使用時(shí)按照A組分與B組分以10:1的份量進(jìn)行混合，再噴施到竹纖維表面。
[0042]進(jìn)一步地，所述合成三聚氰胺甲醛樹脂包括以下組分，并按照重量配比如下:
甲醛水溶液180-190kg
三聚氰胺 105-1 IOkg 聚乙烯醇 90-95kg
將上述材料置于反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)制成合成三聚氰胺甲醛樹脂。
[0043]進(jìn)一步地，在合成三聚氰胺甲醛樹脂中加有調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)甲醛水溶液PH值的氫氧化鈉水溶液，以保證反應(yīng)釜內(nèi)PH值為8.5-9.0。
[0044]進(jìn)一步地，所述甲醛水溶液的質(zhì)量百分含量為36.5-37.5% ;所述三聚氰胺的質(zhì)量百分含量為大于99% ;所述聚乙烯醇的質(zhì)量百分含量為98-99%，平均聚合度為1700-1800，醇介度在99.8%以上；所述氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量百分含量為27-32%。
[0045]上述合成三聚氰胺甲醛樹脂表面處理劑的制備方法是，
1、按照配比選取甲醛水溶液、三聚氰胺和聚乙烯醇；
2、將甲醛水溶液加入反應(yīng)釜，開(kāi)動(dòng)攪拌器，用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)PH值
8.5-9.0，打開(kāi)反應(yīng)釜的加熱閥門，開(kāi)始加熱到45°C ；
3、將三聚氰胺和聚乙烯醇分開(kāi)或混合在一起分批次均勻加入反應(yīng)釜，加料完畢后，在30分鐘內(nèi)使反應(yīng)釜內(nèi)溫均勻升至88-92°C，在到達(dá)設(shè)定溫度后保溫10-45分鐘，此階段PH值調(diào)節(jié)保持在7.0-7.5之間；保溫后自然降溫；
4、開(kāi)始降溫起，連續(xù)從反應(yīng)釜內(nèi)取反應(yīng)液樣觀測(cè)混濁溫度，當(dāng)混濁溫度達(dá)到24-25°C時(shí)，立即將反應(yīng)液冷卻到75°C以下，并加入第一批酒精60-72kg ；
5、加完第一批酒精后，再次取樣，并繼續(xù)觀測(cè)混合液的混濁溫度，當(dāng)混濁溫度繼續(xù)下降到15°C時(shí)，用氫氧化鈉調(diào)PH值在8.7-8.9，用20分鐘將反應(yīng)液繼續(xù)升溫至90±2°C，在到達(dá)設(shè)定溫度后保溫10-45分鐘，此階段PH值應(yīng)保持在7.5-8.0，保溫時(shí)間到后自然降溫；
6、開(kāi)始降溫起，連續(xù)從反應(yīng)釜內(nèi)取反應(yīng)液樣觀測(cè)混濁溫度，并觀測(cè)混合液的混濁溫度，當(dāng)混濁溫度下降到23-24°C時(shí)，立即冷卻加入第二批酒精40-48kg，并用氫氧化鈉調(diào)PH值在7.0-7.2之間，繼續(xù)冷卻至40°C以下放料貯存?zhèn)溆?，制成A組分；
7、選取B組分,B組分為直接選取多聚磷酸銨,多聚磷酸銨質(zhì)量百分含量為大于98%,聚合度20左右。
[0046]8、噴施到竹纖維表面前，將上述A組分加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的B組分中，混合均勻后噴施于竹纖維的表面。[0047]進(jìn)一步地，在制備方法所加的乙醇水溶液的質(zhì)量百分含量為95%以上；所述多聚磷酸銨的質(zhì)量百分含量為大于98%，聚合度20左右。
[0048]本發(fā)明具有以下特點(diǎn):本發(fā)明制備的樹脂主體成分是一種對(duì)竹材具有良好結(jié)合性能的三聚氰胺甲醛樹脂，同時(shí)在組份中引入了帶有乙烯基的聚乙烯醇，使得三聚氰胺甲醛樹脂的分子鏈上嵌入了乙烯基，而乙烯基跟聚乙烯和聚丙烯塑料均有非常好的相容性，因此本發(fā)明的樹脂既具有跟竹纖維的良好結(jié)合性，又具有與聚乙烯和聚丙烯塑料良好的相容性，因此利用竹纖維增強(qiáng)聚乙烯和聚丙烯塑料制造復(fù)合材料時(shí)，能很好地提高復(fù)合界面的相容性，從而達(dá)到提高復(fù)合材料性能的目的。另外多聚磷酸銨是一種良好阻燃劑，本發(fā)明之所以選擇多聚磷酸銨的處理劑調(diào)時(shí)加入，主要原因是樹脂需要一定的貯存期，一般為20-30天，且樹脂具有酸敏性，而多聚磷酸銨呈弱酸性，所以為了保證樹脂的足夠貯存期，所以在施加于竹纖維時(shí)才調(diào)配加入多聚磷酸銨，在調(diào)配時(shí)加入多聚磷酸銨會(huì)使處理劑的PH值下降，并能促進(jìn)樹脂主體成分的固化，本發(fā)明的表面處理劑一般噴施在濕的竹纖維表面，在竹纖維進(jìn)行高溫干燥或者制造竹纖維復(fù)合材料熱壓工序中，表面處理劑受熱而固化包裹在竹纖維表面，而形成牢固的結(jié)合，同時(shí)能提高竹纖維與復(fù)合材料基體(聚乙烯和聚丙烯塑料)之間的界面結(jié)合力46%以上。
[0049]很顯然，上述實(shí)施例只是本發(fā)明為了說(shuō)明本發(fā)明所列舉的幾個(gè)實(shí)例，任何本領(lǐng)域內(nèi)普通的技術(shù)人員的簡(jiǎn)單更改和替換都是本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合材料用竹纖維表面處理劑，其特征在于，表面處理劑分包括A和B兩種組分，其中，A組分為合成三聚氰胺甲醛樹脂表面處理劑，在合成三聚氰胺甲醛樹脂組份中引入了帶有乙烯基的聚乙烯醇，使得三聚氰胺甲醛樹脂的分子鏈上嵌入了乙烯基；B組分為多聚磷酸銨，使用時(shí)按照A組分與B組分以10:1的份量進(jìn)行混合，再噴施到竹纖維表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料用竹纖維表面處理劑，其特征在于，所述合成三聚氰胺甲醛樹脂包括以下組分，并按照重量配比如下: 甲醛水溶液180-190kg 三聚氰胺 105-1 IOkg 聚乙烯醇 90-95kg 將上述材料置于反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)制成合成三聚氰胺甲醛樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料用竹纖維表面處理劑，其特征在于，在合成三聚氰胺甲醛樹脂中加有調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)甲醛水溶液PH值的氫氧化鈉水溶液，以保證反應(yīng)釜內(nèi)PH值為 8.5-9.0。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料用竹纖維表面處理劑，其特征在于，所述甲醛水溶液的質(zhì)量百分含量為36.5-37.5% ;所述三聚氰胺的質(zhì)量百分含量為大于99% ;所述聚乙烯醇的質(zhì)量百分含量為98-99%，平均聚合度為1700-1800，醇介度在99.8%以上；所述氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量百分含量為27-32%。
5.一種權(quán)利要求1所述復(fù)合材料用竹纖維表面處理劑的制備方法，包括以下步驟: 1)按照配比選取甲醛水溶液、三聚氰胺和聚乙烯醇； 2)將甲醛水溶液加入反應(yīng)釜，開(kāi)動(dòng)攪拌器，用氫氧化鈉水溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)PH值8.5-9.0，打開(kāi)反應(yīng)釜的加熱閥門，開(kāi)始加熱到45°C ； 3)將三聚氰胺和聚乙烯醇分開(kāi)或混合在一起分批次均勻加入反應(yīng)釜，加料完畢后，在30分鐘內(nèi)使反應(yīng)釜內(nèi)溫均勻升至88-92°C，在到達(dá)設(shè)定溫度后保溫10-45分鐘，此階段PH值調(diào)節(jié)保持在7.0-7.5之間；保溫后自然降溫； 4)開(kāi)始降溫起，連續(xù)從反應(yīng)釜內(nèi)取反應(yīng)液樣觀測(cè)混濁溫度，當(dāng)混濁溫度達(dá)到24-25°C時(shí)，立即將反應(yīng)液冷卻到75°C以下，并加入第一批酒精60-72kg ； 5)加完第一批酒精后，再次取樣，并繼續(xù)觀測(cè)混合液的混濁溫度，當(dāng)混濁溫度繼續(xù)下降到15°C時(shí)，用氫氧化鈉調(diào)PH值在8.7-8.9，用20分鐘將反應(yīng)液繼續(xù)升溫至90±2°C，在到達(dá)設(shè)定溫度后保溫10-45分鐘，此階段PH值應(yīng)保持在7.5-8.0，保溫時(shí)間到后自然降溫； 6)開(kāi)始降溫起，連續(xù)從反應(yīng)釜內(nèi)取反應(yīng)液樣觀測(cè)混濁溫度，并觀測(cè)混合液的混濁溫度，當(dāng)混濁溫度下降到23-24°C時(shí)，立即冷卻加入第二批酒精40-48kg，并用氫氧化鈉調(diào)PH值在7.0-7.2之間，繼續(xù)冷卻至40°C以下放料貯存?zhèn)溆?，制成A組分； 7)選取B組分，B組分為直接選取多聚磷酸銨，多聚磷酸銨質(zhì)量百分含量為大于98%，聚合度20左右； 8)噴施到竹纖維表面前，將上述A組分加入質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的B組分中，混合均勻后噴施于竹纖維的表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合材料用竹纖維表面處理劑制備方法，其特征在于，在制備方法所加的乙醇水溶液的質(zhì)量百分含量為95%以上；所述多聚磷酸銨的質(zhì)量百分含量為大于98%，聚合度20左右。
【文檔編號(hào)】D06M11/72GK103866570SQ201410130245
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】喻云水, 李立君, 周蔚虹, 周鋼 申請(qǐng)人:中南林業(yè)科技大學(xué)