[发明专利]一种纸张与热固性树脂复合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纸张和热固性树脂复合物及其制备方法。 

背景技术

热固性树脂基复合物具有比强度高、比模量大、性能可设计性强等诸多优点，广泛用于航空航天、体育器材、建筑、化学、交通运输、机械电器、电子工业及医疗、国防等领域。然而，热固性树脂本身脆性大、延伸率低、不易于成型，需要纤维等填充体进行增强、增韧。目前常用纤维包括碳纤维、玻璃纤维、Kevlar纤维、PBO纤维、石英纤维等价格昂贵，不利于热固性树脂基复合物的推广应用。而现有的采用纸作为热固性树脂的填充体的热固性树脂复合物，一般是将浸渍有热固性树脂的纸张热压而成，这种复合物易出现层间分离，层间气泡等缺陷，造成复合物的层间剪切强度降低等问题。 

发明内容

本发明的目的是要解决现有的以纸为填充体的热固性树脂基复合物易出现层间分离、层间气泡的技术问题，而提供一种纸张与热固性树脂复合物及其制备方法。 

本发明的一种纸张与热固性树脂复合物的结构表示为：A-O-Si-R-B，其中A表示纸张，B表示热固性树脂，R为氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基、甲基丙烯酰氧基或烷氧基。 

上述的纸张与热固性树脂复合物的制备方法按以下步骤进行： 

一、除去纸张中的水分； 

二、将经过烘干的纸张在浸润剂溶液中浸渍，然后烘干，使纸张中浸润剂的质量含量为0.1wt%～1wt%； 

三、将经步骤二处理的纸张涂覆热固性树脂混合物后固化成型，得到纸张与热固性树脂复合物；其中热固性树脂混合物包括热固性树脂和固化剂。 

其中，步骤一中所述的纸为凸版纸、新闻纸、胶版纸、铜版纸、画报纸、书面纸、压纹纸、字典纸、书写纸或白板纸； 

步骤二中所述的浸润剂溶液按体积百分比由0.5%～3%的偶联剂、1%～5%的水和92%～98.5%的乙醇组成的混合溶液。其中的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂； 

硅烷偶联剂的通式为RSiX₃，式中R为氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基或甲基丙烯酰氧基，这些基团R与不同的基体树脂均具有较强的反应能力，式中X为能够水解的 烷氧基，如甲氧基或乙氧基； 

钛酸酯偶联剂通式为RO_(4-n)Ti(OX-R’-Y)_n，n=2或3；其中RO-是可水解的短链烷氧基，能与无机物表面羟基起反应，从而达到化学偶联的目的；OX-是羧基、烷氧基、磺酸基或磷基。 

步骤三中所述的热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯树脂、聚酰亚胺、呋喃树脂或有机硅树脂； 

步骤三中所述的固化成型方法为手糊成型、模压成型、真空袋成型、热压罐成型、缠绕成型、树脂传递模塑成型、卷绕成型或拉挤成型。 

纸张由木纤维粘合而成，多孔，而且木纤维中含有大量的羟基，浸润剂也是含有羟基的物质，本发明中先将纸张用浸润剂处理，在纸张的表面形成反应官能团。通过选择合适的偶联剂官能团，增强纸张表面的表面能，同时增强其与热固性树脂之间的浸润性，并且，经过处理的纸张表面官能团还可以与树脂形成化学键，进一步增强纸张与树脂之间的界面结合，即纸张与热固性树脂复合物是通过-O-Si-R-的化学链将纸张与热固性树脂连接起来。本发明的采用环氧树脂体系的纸张与热固性树脂复合物的抗拉强度为150～220MPa，弯曲强度为80～205MPa，层间剪切强度为70～160MPa，可在100℃的条件下长时间使用；本发明的采用酚醛树脂体系的纸张与热固性树脂复合物的抗拉强度为100～130MPa，弯曲强度为80～100MPa，层间剪切强度为50～80MPa，150℃下长时间使用；本发明的采用不饱和聚酯树脂体系纸张与热固性树脂复合物的抗拉强度为105～135MPa，弯曲强度为75～110MPa，层间剪切强度为80～130MPa，80℃下长时间使用。 

附图说明

图1是具体实施方式九的纸张表面羟基与硅醇面生成氢键的示意图； 

图2是具体实施方式九的硅醇间形成氢键的示意图； 

图3是具体实施方式九的硅醇与纸张之间进行醚化反应示意图； 

图4是具体实施方式九的纸张与环氧树脂之间的化学反应示意图； 

图5是试验1得到的板材的照片； 

图6是试验1得到的板材的拉伸断面的SEM图； 

图7是试验2得到的板材的拉伸断面的SEM图。 

图8是具体实施方式十一的纸张与酚醛树脂之间的化学反应示意图；