[发明专利]一种轻质绝缘植物纤维复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属功能化植物纤维复合材料技术领域，公开了一种轻质绝缘植物纤维复合材料及其制备方法与应用，将基体树脂、固化剂、促进剂混合均匀，得到基体混合液；将植物纤维浸泡在NaOH溶液中进行碱处理，冲洗至中性，真空干燥，得到二次处理的植物纤维，再在模具中铺层，再将基体混合液浇注在模具中与植物纤维充分浸渍，模压成型，冷却，得到轻质绝缘的植物纤维复合材料。本发明反应条件温和，加工工艺简单直接，以热固性树脂为基体加入植物纤维的设计，一方面实现了材料的轻量化，同时又赋予了复合材料优良的绝缘特性，这种材料可有效提高家庭中电气化设备的使用安全性，因此可以广泛应用于家用电器外壳或其他家具制造领域。

技术领域

本发明属于功能化植物纤维复合材料技术领域，具体涉及一种轻质绝缘植物纤维复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着科技水平的迅速提高，越来越多的电器和电子产品出现在寻常百姓家，随之而来的是家庭中因电气设备漏电而日益增加的火灾事故。普通的家用电器外壳往往由工程塑料制成，例如常用作冰箱外壳材料的ABS塑料，这种材料介电常数较小，介电损耗又极大，导致其在设备漏电时的击穿强度较低，电绝缘性能的劣势使得这种材料存在一定安全隐患。同时，不添加轻质组分的情况下工程塑料重量大，带来极高的生产运输成本，产品废弃后又会加剧自然环境中的塑料污染。现有的电气化绝缘材料中，碳纤维材料强度高、质量轻，且其热导率相较其他复合材料更高，由电气化设备漏电产生的集中热量可以短时间内耗散而不至于引起失火等严重后果，但碳纤维材料极高的价格限制了它在普通家用电器外壳材料中的应用；填充型复合绝缘材料也是一种选择，通常会在工程塑料中添加一定量的玻纤、二氧化硅、炭黑、碳酸钙等无机填料以提高材料的强度和耐高温性能并有效降低材料成本，但是使用这种材料就意味着放弃了材料的轻量化。

中国专利CN 201845618U，提供了一种聚酰亚胺薄膜与聚芳酰胺纤维复合材料。具体操作是聚酰亚胺薄膜的双面通过耐热胶粘剂各粘贴一层聚芳酰胺纤维纸，结果表明，这种聚合物基纤维复合材料具有优良的机械性能、介电性能和良好的耐热性、抗撕强度及吸漆能力，但这种复合材料在材料的轻量化方面缺乏相应的设计和考虑。采用三明治结构粘接成型，可能存在使用过程中的脱胶分层风险。CN113354923A公开了一种有机硅改性耐候环氧树脂绝缘材料，此材料通过引入以硅原子为中心的更稳定的化学键，提高了材料的化学稳定性，脂环结构、苯环结构和羟基存在增加了材料在高温、高湿、紫外线环境下对抗热分解、氧化、水解等使高分子长链断裂的化学反应的能力，提升了其机械性能又保证了材料的可加工性能。但是，这种绝缘材料制备的步骤繁多、工艺复杂，材料性能的稳定性很难保证。中国专利CN103087467B提供了一种桐油改性酚醛树脂组合物，此桐油改性酚醛树脂组合物制成的绝缘纸板能够提供优良的绝缘性能，能与其它绝缘层形成较强粘结力，满足结构件的绝缘性能需要。但是，桐油组分具有毒性，用于家用电器外壳中增加了与使用者的接触机会，可能会危及生命安全。

对比CN105484103A中公开的环氧树脂复合改性植物纤维绝缘纸制备过程工艺复杂，很难实现成本控制和批量化生产，另外，其没有采用一体化的成型方法，只是完成了环氧树脂和固化剂对植物纤维制成的绝缘纸表面的浸渍而后压延制成，工艺复杂，特别是无法消除复合材料在使用过程中的分层隐患，很难保证材料的使用稳定性。

综上，现有的传统家用电器外壳材料大部分不具备更高水平的电绝缘性能，缺乏材料轻量化方面的考量，且不利于经济社会的低能耗、可持续的高质量发展。从全新的设计思路出发，需要开发一种安全无毒、工艺简单、材料性能稳定的轻质绝缘材料的制备方法，本发明中的环氧基植物纤维复合材料介电常数大，介电损耗小，且材料质量轻、不易变形，满足大批量家用电器外壳材料的应用需求，是一种极具应用潜力的新型耗材。

发明内容

针对上述问题，本发明的首要目的是提供一种轻质绝缘的植物纤维复合材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种轻质绝缘的植物纤维复合材料。

本发明的再一目的在于提供上述轻质绝缘植物纤维复合材料的应用。