[发明专利]一种天然纤维树脂复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种天然纤维树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

复合材料定义为两种以上之材料合拼而成为一种全新之材料，具有原两种材料之优 点，目前用于复合材料之纤维主要有玻璃纤维和碳纤维，虽然碳纤维具有优异之性能，但 它生产程序复杂，因此成本非常高；而玻璃纤维性能比碳纤维差，而其质量比碳纤维重， 生产程序虽比碳纤维简单，但仍然非常复杂。

与上述两种纤维相比，天然纤维具有容易取得、售价便宜的特点，但天然纤维不耐水， 容易被细菌分解，因此局限了其用途。为了改善天然纤维的上述特点，人们开始尝试向天 然纤维中加入如环氧树脂、不饱和聚脂和酚醛树脂等具有高强度、防水性能佳的高分子材 料，但高粘性之树脂必须加入溶剂以便于加工，而溶剂为对人体有害之物质，在加工过程 中可能释出，危害施工者或使用者之身体健康；或在树脂中加入活性稀释剂制成无溶剂树 脂，但某些活性稀释剂具有挥发性，其具有与溶剂一样甚至更严重之危害性，且无溶剂树 脂使用用于复合材料，纤维不容易润湿，因此为了达到理想的效果，树脂使用量必须非常多， 使整体材料成本增加。因此，为了解决溶剂及活性稀释剂挥发的问题，及纤维润湿性的问 题，以水为溶剂之水性树脂得以发展。但目前大部份水性树脂的制备技术所生产之水性树 脂性质脆，并不适用于高清度复合材料的制造。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度、低成本的天然纤维树脂复合材料。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种天然纤维树脂复合材料，其特征在于，它由主要包括以下的重量份配比的组分制 备：水性树脂10～50份、非水性环氧树脂(即水不溶性环氧树脂)10～50份、天然纤维 50～200份、水溶性硬化剂3～15份、相转移催化剂6～15份、填料50～150份和水100～ 200份。

在本发明的一个较佳实施例中，所述水性树脂由主要包括以下的重量份配比的组分制 备：非水性树脂10～100份和水性起始剂4～20份。水性树脂的具体制备方法如下：将上 述配比的非水性树脂与水性起始剂放入反应釜中混合，在120～160℃加压反应1～2小时 获得。这部分内容已在本专利权人的专利申请号为200910310409.2的专利申请中详细公 开，在此不再予以细述。所述非水性树脂选自环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、脲 醛树脂或乙烯基树脂中的至少一种，并分别制得水性环氧树脂、水性不饱和聚酯树脂、水 性酚醛树脂、水性脲醛树脂或水性乙烯基树脂或其他相关水性树脂。优选地，所述水性树 脂为水性环氧树脂，所述水性环氧树脂为水性化双酚A环氧树脂、水性化酚醛型环氧树脂 或水性化稀释型环氧树脂中的至少一种。进一步优选地，所述水性化双酚A环氧树脂为 E51、E20、E44、E41、Epon828、BE188、CYD128或其他相关环氧树脂中的至少一种；所 述水性化酚醛型环氧树脂为F51、F20、F44、F41或其他相关环氧树脂中的至少一种；所 述水性化稀释型环氧树脂为乙二醇二缩水甘油酯、丁二醇二缩水甘油酯、丙二醇二缩水甘 油酯、丙三醇二缩水甘油酯或烯丙基缩水甘油醚中的至少一种。进一步优选地，所述水性 环氧树脂为水性双酚A环氧树脂BE188。所述水性起始剂选自过硫酸钠、过硫酸钾、4， 4-偶氮双(4-氰基戊酸)、4，4-偶氮双(4-氰基戊酸钠)、4，4-偶氮双(4-氰基戊醇)、过氧 化甲乙酮、过氧化环己酮或其他相关起始剂中的至少一种。水性起始剂的作用是将亲水基 团引入非水性树脂，使得非水性树脂成为水溶性。优选地，前述水性起始剂为4，4-偶氮 双(4-氰基戊酸)。

所述非水性环氧树脂(即水不溶性环氧树脂)选自双酚A环氧树脂或酚醛型环氧树脂 中的至少一种。所述双酚A环氧树脂为E51、E20、E44、E41、Epon828、BE188、CYD128 或其他相关环氧树脂中的至少一种，所述酚醛型环氧树脂为F51、F20、F44、F41或其他 相关环氧树脂中的至少一种-。

所述的天然纤维选自木纤维、麻纤维、棉纤维、竹纤维、藤纤维、草纤维、海草纤维 或其他相关天然纤维中的至少一种。本发明中，天然纤维需预先粉碎成粉体，而后再加以 使用。