[发明专利]一种紫苏纤维素增强环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种紫苏纤维素增强环氧树脂复合材料及其制备方法，属于秸秆资源再利用技术领域，一种紫苏纤维素增强环氧树脂复合材料，包括以下重量份的原料：紫苏纤维素0‑0.1份、环氧化废弃紫苏油10份、固化剂7份、促进剂0.1份；紫苏纤维素增强环氧树脂复合材料的制备原理为：使得紫苏纤维素与环氧化物共混，再对其进行高温固化，最终制备出紫苏纤维素增强环氧树脂复合材料；本发明提取的紫苏纤维素表面粗糙，比表面积大，且有孔状结构，有利于环氧树脂的渗透，形成牢固稳定的机械耦合作用；将紫苏纤维素与环氧化废弃紫苏油结合制备的复合材料，更加符合可持续发展的要求，绿色环保且具有高强度。

技术领域

本发明涉及秸秆资源再利用技术领域，具体是一种紫苏纤维素增强环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

环氧树脂凭借优异的化学稳定性、机械性能、耐腐蚀性等特点被广泛运用在各个工业领域。为再度提高其性能，人们将不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上与环氧树脂组成具有新性能的材料。

高性能纤维增强复合材料已被广泛研究，他们具有重量轻、耐疲劳、快速成型等优点。目前，玻璃纤维、碳纤维运用最为广泛，但是其也存在着环境与成本问题，例如玻璃纤维和碳纤维的加工温度高达1000℃，能耗较大，且玻璃纤维易损坏设备。

与合成纤维相比，紫苏纤维具有低成本、高性能、生物降解性、可再生等优点，在紫苏秸秆制成纤维素的过程，可有效降低纤维表面亲水性，提高与环氧树脂的相容性。而环氧树脂基体选择废弃紫苏油，将生物质基环氧树脂与天然纤维相结合，可有效解决农作物秸秆处理问题与生态保护问题，符合可持续发展理念。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紫苏纤维素增强环氧树脂复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种紫苏纤维素增强环氧树脂复合材料，包括以下重量份的原料：

紫苏纤维素0-0.1份、环氧化废弃紫苏油10份、固化剂7份、促进剂0.1份。

作为本发明进一步的方案：所述紫苏纤维素的制备方法包括以下步骤：

将紫苏秸秆粉碎过筛备用；将氯化胆碱与尿素按摩尔比1：2的比例混合均匀，紫苏秸秆粉末与氯化胆碱和尿素混合物的比例为1：20，搅拌加热；反应结束后，高速离心收集上清液，利用去离子水多次抽滤洗涤，将产物放入烘箱干燥得到紫苏纤维素。

作为本发明进一步的方案：所述环氧化废弃紫苏油的制备方法包括以下步骤：

将废弃紫苏油、过氧化氢、甲酸在50℃下反应2.5h，反应结束后高速离心，取油层洗涤至中性，旋蒸得到环氧化废弃紫苏油。

作为本发明进一步的方案：所述固化剂为甲基六氢邻苯二甲酸酐，所述促进剂为2-甲基咪唑。

上述紫苏纤维素增强环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按比例将紫苏纤维素、环氧化废弃紫苏油、固化剂、促进剂混合，搅拌溶解均匀；

S2、将超声波变幅杆放入步骤S1制得混合溶液中，使紫苏纤维素分布均匀；

S3、将步骤S2所得混合溶液进行抽真空除气泡；

S4、将步骤S3所得倒入预热模具中；

S5、将步骤S4所得进行程序升温；

S6、将步骤S5所得自然冷却，即得到紫苏纤维素增强环氧树脂复合材料。

作为本发明进一步的方案：在步骤S2中，所述超声波变幅杆尺寸为6mm，工作频率为585W，超声循环为工作时间30s，间歇时间30s，直至混合溶液呈现均一溶液。