[发明专利]基于甲基丙烯酸酯交联大豆油基树脂的植物纤维增强复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了基于甲基丙烯酸酯交联大豆油基树脂的植物纤维增强复合材料及其制备方法。采用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯与环氧大豆油丙烯酸酯共混制备大豆油基树脂，然后将植物纤维、大豆油基树脂和引发剂通过热压成型得到基于甲基丙烯酸酯交联大豆油基树脂的植物纤维增强复合材料。本发明制备的基于甲基丙烯酸酯交联大豆油基树脂的植物纤维增强复合材料环保，且具有很好的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量，与苯乙烯交联的大豆油基树脂复合材料具有相当的冲击强度。

技术领域

本发明属于天然植物纤维增强树脂复合材料技术领域，具体涉及基于甲基丙烯酸酯交联大豆油基树脂的植物纤维增强复合材料及其制备方法。

背景技术

天然植物纤维增强聚合物复合材料中，最常用的热固性树脂主要有环氧树脂、酚醛树脂及不饱和聚酯树脂。一般地，这些热固性树脂具有良好的力学性能、耐化学性能和工艺性能，但在使用过程中有毒物质（如甲醛、苯乙烯等）的挥发所带来的环境问题和空气污染问题已引起极大关注。此外，石油资源的不断消耗和价格上升问题迫使人们开始寻求和开发新的可再生的生物基树脂。环氧大豆油丙烯酸酯（Acrylate epoxidized soybeanoil，即AESO）是由大豆油经环氧化后与丙烯酸反应得到，目前在市场上已有大量生产，原料来源广泛、价格低廉，已被大量应用于涂料、可降解泡沫材料等领域。以AESO为原料制备植物纤维/大豆油基复合材料，由于可再生植物纤维的引入和植物油基树脂的使用对减少石油基产品的使用量有重要意义。然而，交联度低、常温时粘度较大和耐热性差等缺点使得AESO在应用过程中必须与含乙烯基单体进行共混，一方面是降低树脂粘度，改善复合材料的制备工艺；另一方面，可以提高树脂交联密度，改善复合材料的力学性能和耐热性能。AESO与苯乙烯共聚制备力学性能优良的热固性树脂已有较多报道，但挥发性苯乙烯的使用仍无法避免空气污染的问题，并且2011 年美国卫生和公众服务署正式将苯乙烯与可吸入玻璃纤维列为致癌物。

因此，寻求新型的环境友好的反应活性高的溶剂与AESO共混制备大豆油基热固性树脂是促进AESO在植物纤维增强复合材料中得到应用的关键。此外，以AESO为基体制备植物纤维复合材料，AESO的分子结构上包含长链脂肪酸的酯化物，其脂肪酸上含有3个羟基，通过与纤维表面羟基的氢键作用，显示出与植物纤维较好的相容性，可制备得到综合力学性能较好的植物纤维/大豆油基树脂复合材料。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于甲基丙烯酸酯交联大豆油基树脂的植物纤维增强复合材料及其制备方法，解决环氧大豆油丙烯酸酯交联度低、常温时粘度较大和耐热性差、制备过程中有毒物质释放所导致的环境污染等问题；制得的植物纤维增强甲基丙烯酸酯大豆油基树脂复合材料环保，且具有很好的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量，与苯乙烯交联的大豆油基树脂复合材料具有相当的冲击强度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于甲基丙烯酸酯交联的大豆油基树脂：将环氧大豆油丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯在室温下混合，搅拌15~30min后，制得基于甲基丙烯酸酯交联的大豆油基树脂；其中，环氧大豆油丙烯酸酯用量为60~80重量份，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯用量为20~40重量份。