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具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板及制备方法

申请号 CN202111098700.5 申请日 2021-09-18 公开(公告)号 CN113858739B 公开(公告)日 2023-10-20
申请人 安徽农业大学; 发明人 郭勇; 汪浩; 陈玉霞; 刘光辉; 徐润民; 张清扬; 周娟;
摘要 本 发明 提供了一种具有天然网络骨架的增强 纤维 聚合物 复合墙板,包括 复合材料 薄膜 层和丝瓜络网络结构层;所述复合材料薄膜层设置有多层,每层分别包括如下重量份数的原料:PA6‑ 柠檬酸 共混物50~60份,松果粉40~50份,分散剂2~3份, 偶联剂 1~3份;所述丝瓜络网络结构层嵌设在各复合材料薄膜层之间,每层分别包括如下重量份数的原料:丝瓜络网络纤维4~8份,粘连剂1~6份。本发明还提供了一种具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的制备方法。本发明的优点在于:其可避免采用传统 植物 纤维/塑料复合材料带来的复合界面相容性弱、机械性能差的问题,同时还具备原料来源广泛、成本低、绿色环保的优势。
权利要求

1.一种具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的制备方法,其特征在于,所述增强纤维聚合物复合墙板包括复合材料薄膜层和丝瓜络网络结构层;所述复合材料薄膜层设置有多层,每层分别包括如下重量份数的原料:PA6‑柠檬酸共混物50 60份,松果粉40 50~ ~
份,分散剂2 3份,偶联剂1 3份;所述丝瓜络网络结构层嵌设在各复合材料薄膜层之间,每~ ~
层分别包括如下重量份数的原料:丝瓜络网络纤维4 8份,粘连剂1 6份;其中,所述分散剂~ ~
硬脂酸、硬脂酸和锆酸酯偶联剂按质量比1:1:0.5混合组成;所述粘连剂为羧甲基纤维素和稀土成核剂WBG‑II按质量比3:1混合组成;所述偶联剂为烷偶联剂KH560‑乙醇溶液,并且,KH560:无乙醇为1:10;
制备方法包括如下步骤:
(1)松果纤维预处理:
①先将农林废弃物松果进行粉碎,再将粉碎后的松果置于自来水中浸泡,再反复用流水冲洗;自然晾干后,对稻壳进行干燥处理,使其含水率低于3%以下;最后,将松果粉碎,获得松果粉;
②将松果粉放入偶联剂中浸泡处理,接着,在45 55℃温度下搅拌25 35min;
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(2)天然丝瓜络网络纤维预处理:
①先将天然丝瓜裁剪成状丝瓜络,然后选择其最里层的纤维单向排列的单层网络状结构作为后续处理对象;
②将粘连剂加丙溶液中,然后在45 55℃水浴条件下,磁搅拌2.5 3.5h,后再超声~ ~
25 35min,形成处理溶液;
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③将步骤①获取的丝瓜络网状结构浸入步骤②的处理溶液中,并进行搅拌;搅拌完成后,将丝瓜络网状结构取出干燥;
(3)复合材料的制备
①称取PA6‑柠檬酸混合物,并置于密炼机中进行剪切混合,密炼温度220 240℃,时间5~
15min,转速20 60rpm;
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②将步骤(1)获得的松果粉与分散剂混合后,再加入上述密炼机中,在同样条件下继续密炼10 20min;密炼结束后,对密炼后复合材料进行破碎,获得复合材料颗粒;
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(4)墙板制备
①取步骤(3)的复合材料颗粒置于模具中,在220 240℃温度下预热5 15min,8 12MPa~ ~ ~
压力下热压8 12min,分别制备各复合材料薄膜层;同时,取步骤(2)得到的丝瓜络网状放在~
热压机上进行定型定厚处理,热压条件125 135℃、3 7min,以制备各丝瓜络网络结构层;
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②利用层压方式,将制得的丝瓜络网络结构层与复合材料薄膜层按照目标顺序依次叠压,并置于模具中,于220 240℃温度下预热5 15min,8 12MPa压力下热压8 12min;其中,复~ ~ ~ ~
合材料薄膜层与丝瓜络网络结构层采用间隔铺装的方式进行;
③将材料取出后,放在室温条件养护;
④将养护好的材料上一层防水膜,然后进行贴面处理,即得目标所需的复合墙板。
2.根据权利要求1所述的具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的制备方法,其特征在于,所述增强纤维聚合物复合墙板中:所述复合材料薄膜层设置有7 8层,丝瓜络~
网络结构层设置有1 6层;所述复合材料薄膜层与丝瓜络网络结构层之间采用层层叠设、间~
隔布置的形式。
3.根据权利要求1所述的具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的制备方法,其特征在于,所述增强纤维聚合物复合墙板中:所述PA6‑柠檬酸共混物由PA6与柠檬酸按质量比1:0.2比例混合而成。
4.根据权利要求1所述的具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,利用鼓干燥箱对稻壳进行干燥处理;使用万能粉碎机将松果粉碎,并用100目筛网筛选得到松果粉;所述步骤(2)中,利用真空干燥箱对取出的丝瓜络网状结构进行干燥处理;所述步骤(3)中,密炼结束后,利用粉碎机将密炼后复合材料进行破碎,获得小于或等于100目的复合材料颗粒。
5.根据权利要求1所述的具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,丙酮溶液的含水率为60;所述步骤(3)中,称取60%的PA6‑柠檬酸混合物进行密炼。
6.根据权利要求1所述的具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)的①步骤中,模具的厚度为1mm,大小为10×10cm;步骤(4)的②步骤中,模具的厚度为3mm,大小为10×10cm。

说明书全文

具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板及制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及纤维聚合物复合材料技术领域,尤其涉及一种具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板及制备方法。

背景技术

[0002] 植物纤维为填料的复合材料。经过过去几十年的快速发展,具有良好性能的植物纤维/塑料复合材料已被广泛应用于建筑、装饰、家具制造和运输等领域,其商业化过程也有效地减轻了环境污染和资源浪费。然而,植物纤维/塑料复合材料中,纤维与塑料的极性相反,易造成复合材料的界面相容性弱,从而导致材料的机械性能差。这一问题在一定程度上限制了可再生资源天然纤维的利用率。
[0003] 丝瓜络纤维是一种能够从自然界中直接、并且还能够反复得到的一种多孔植物纤维材料,其不仅拥有资源丰富、来源广泛、可再生可降解、环保无毒的特点,还具有密度低、孔隙率高、比强度、比模量高和表面含有大量的羟基官能团等天然结构特点。同时,丝瓜络纤维具有由纵横交错的三维网状纤维所构成的三维立体网状中空结构,该结构特征能有效提高材料的机械性能与尺寸稳定性
[0004] 聚酰胺6(PA6),全称聚己内酰胺,俗称尼龙6,是一种半透明或不透明乳白色半结晶型热塑性聚合物,主要由ω‑胺基己内酸或己内酰胺通过聚合反应而成,以己内酰胺为原料进行生产更为普遍。其中,PA6分子链规整的结构与强极性酰胺基团的存在,赋予了其良好的综合性能,包括良好的结晶性、机械强度(拉伸强度可达到50~60MPa,弯曲强度可达80~90MPa)、耐热性、低摩擦系数、耐化学药品性和自润滑性,易于加工成型,适用温度区间较大。
[0005] 据此,若将丝瓜络纤维与聚酰胺6混合,并结合一定的分散剂、粘连剂、偶联剂等制得一种具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合材料,不仅可以有效解决现有植物纤维/塑料复合材料机械性能差的问题,还能使该材料同时具备原料来源广泛、成本低、绿色环保等优势。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板及制备方法,其可避免采用传统植物纤维/塑料复合材料带来的复合界面相容性弱、机械性能差的问题,同时还具备原料来源广泛、成本低、绿色环保的优势。
[0007] 本发明采用以下技术方案解决上述技术问题:
[0008] 一种具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板,包括复合材料薄膜层和丝瓜络网络结构层;所述复合材料薄膜层设置有多层,每层分别包括如下重量份数的原料:PA6‑柠檬酸共混物50~60份,松果粉40~50份,分散剂2~3份,偶联剂1~3份;所述丝瓜络网络结构层嵌设在各复合材料薄膜层之间,每层分别包括如下重量份数的原料:丝瓜络网络纤维4~8份,粘连剂1~6份。
[0009] 作为本发明的优选方式之一,所述复合材料薄膜层设置有7~8层,丝瓜络网络结构层设置有1~6层;所述复合材料薄膜层与丝瓜络网络结构层之间采用层层叠设、间隔布置的形式。
[0010] 作为本发明的优选方式之一,所述PA6‑柠檬酸共混物由PA6与柠檬酸按质量比1:0.2比例混合而成。
[0011] 作为本发明的优选方式之一,所述分散剂为硬脂酸、硬脂酸和锆酸酯偶联剂按质量比1:1:0.5混合组成。
[0012] 作为本发明的优选方式之一,所述粘连剂为羧甲基纤维素和稀土成核剂WBG‑II按质量比3:1混合组成。
[0013] 作为本发明的优选方式之一,所述偶联剂为烷偶联剂KH560‑乙醇溶液,并且,KH560:无乙醇为1:10。
[0014] 一种上述具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的制备方法,包括如下步骤:
[0015] (1)松果纤维预处理:
[0016] ①先将农林废弃物松果进行粉碎,再将粉碎后的松果置于自来水中浸泡,再反复用流水冲洗;自然晾干后,对稻壳进行干燥处理,使其含水率低于3%以下;最后,将松果粉碎,获得松果粉;
[0017] ②将松果粉放入偶联剂中浸泡处理,接着,在45~55℃温度下搅拌25~35min;
[0018] (2)天然丝瓜络网络纤维预处理:
[0019] ①先将天然丝瓜裁剪成状丝瓜络,然后选择其最里层的纤维单向排列的单层网络状结构作为后续处理对象;
[0020] ②将粘连剂加丙溶液中,然后在45~55℃水浴条件下,磁搅拌2.5~3.5h,后再超声25~35min,形成处理溶液;
[0021] ③将步骤①获取的丝瓜络网状结构浸入步骤②的处理溶液中,并进行搅拌;搅拌完成后,将丝瓜络网状结构取出干燥;
[0022] (3)复合材料的制备
[0023] ①称取PA6‑柠檬酸混合物,并置于密炼机中进行剪切混合,密炼温度220~240℃,时间5~15min,转速20~60rpm;
[0024] ②将步骤(1)获得的松果粉与分散剂混合后,再加入上述密炼机中,在同样条件下继续密炼10~20min;密炼结束后,对密炼后复合材料进行破碎,获得复合材料颗粒;
[0025] (4)墙板制备
[0026] ①取步骤(3)的复合材料颗粒置于模具中,在220~240℃温度下预热5~15min,8~12MPa压力下热压8~12min,分别制备各复合材料薄膜层;同时,取步骤(2)得到的丝瓜络网状放在热压机上进行定型定厚处理,热压条件125~135℃、3~7min,以制备各丝瓜络网络结构层;
[0027] ②利用层压方式,将制得的丝瓜络网络结构层与复合材料薄膜层按照目标顺序依次叠压,并置于模具中,于220~240℃温度下预热5~15min,8~12MPa压力下热压8~12min;其中,复合材料薄膜层与丝瓜络网络结构层采用间隔铺装的方式进行;
[0028] ③将材料取出后,放在室温条件养护;
[0029] ④将养护好的材料上一层防水膜,然后进行贴面处理,即得目标所需的复合墙板。
[0030] 作为本发明的优选方式之一,所述步骤(1)中,利用鼓干燥箱对稻壳进行干燥处理;使用万能粉碎机将松果粉碎,并用100目筛网筛选得到松果粉;所述步骤(2)中,利用真空干燥箱对取出的丝瓜络网状结构进行干燥处理;所述步骤(3)中,密炼结束后,利用粉碎机将密炼后复合材料进行破碎,获得小于或等于100目的复合材料颗粒。
[0031] 作为本发明的优选方式之一,所述步骤(2)中,丙酮溶液的含水率为60;所述步骤(3)中,称取60%的PA6‑柠檬酸混合物进行密炼。
[0032] 作为本发明的优选方式之一,所述步骤(4)的①步骤中,模具的厚度为1mm,大小为10×10cm;步骤(4)的②步骤中,模具的厚度为3mm,大小为10×10cm。
[0033] 本发明相比现有技术的优点在于:
[0034] (1)本发明利用在传统天然纤维聚合物复合材料中嵌入具有一定强度的天然纤维网络结构,提高传统纤维聚合物复合材料的机械性能、尺寸稳定性,并且复合材料的加工发法简单,降低材料的成本;
[0035] (2)本发明首先利用硅烷偶联剂乙醇溶液对纤维的接枝改性处理,之后加入复合分散剂硬脂酸‑硬脂酸钙‑锆酸酯偶联剂,提高纤维与基体的界面相容性和填料的分散性,有利于提高层状机构中单层结构的多种性能,从而整体上提升复合材料的机械强度和尺寸稳定性;同时,利用羧甲基纤维素和稀土成核剂,一方面,提高利用层压技术时层与层之间的界面结合;另一方面,促进天然纤维表明的大量羟基与PA6基体中的酰胺基团形成大量以氢键连接的网络结构,从而在很大程度上提高复合材料抗老化性、抗冲击性以及机械强度;
[0036] (3)本发明利用柠檬酸与PA6进行改性处理,提高PA6基体的韧性和延展性;
[0037] (4)本发明以天然丝瓜络网络纤维与废弃松果粉为原料,不仅原料来源广泛、成本低,还绿色环保;
[0038] (5)本发明结合天然丝瓜络网络纤维自身的多孔性,采用多层结构的设计方法,用于制备家居装修材料墙板,可在一定程度上提升复合材料的吸声特性,优化室内居住环境。附图说明
[0039] 图1是实施例1中具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的结构分层展示图;
[0040] 图2是实施例2中具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的结构分层展示图;
[0041] 图3是实施例3中具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的结构分层展示图;
[0042] 图4是实施例4中具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的结构分层展示图。

具体实施方式

[0043] 下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0044] 实施例1
[0045] 如图1所述,本实施例的一种具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板,包括复合材料薄膜层与丝瓜络网络结构层。其中,复合材料薄膜层设置有八层,每层分别包括如下重量份数的原料:PA6‑柠檬酸共混物50份,松果粉40份,分散剂2份,偶联剂1份。丝瓜络网络结构层设置有一层,具体嵌设在八层复合材料薄膜层的中间位置,包括如下重量份数的原料:丝瓜络网络纤维4份,粘连剂1份。
[0046] 进一步地,本实施例中,PA6‑柠檬酸共混物由PA6与柠檬酸按质量比1:0.2比例混合而成。
[0047] 进一步地,本实施例中,分散剂为硬脂酸、硬脂酸钙和锆酸酯偶联剂按质量比1:1:0.5混合组成。
[0048] 进一步地,本实施例中,粘连剂为羧甲基纤维素和稀土成核剂WBG‑II按质量比3:1混合组成。
[0049] 进一步地,本实施例中,偶联剂为硅烷偶联剂KH560‑乙醇溶液,并且,KH560:无水乙醇为1:10。
[0050] 本实施例复合墙板的制备方法:
[0051] (1)松果纤维预处理:
[0052] ①将农林废弃物松果进行初步的粉碎,并为了减少松果中的污垢、杂质,将初步粉碎后的松果置于自来水中浸泡24h,再反复用流水冲洗2次;自然晾干后,利用鼓风干燥箱将稻壳在105℃温度下干燥24h,使其含水率低于3%以下;最后,使用万能粉碎机将松果粉碎,并用100目筛网筛选得到松果粉;
[0053] ②按质量比1:2,将100目松果粉放入硅烷偶联剂KH560‑乙醇溶液中浸泡处理,接着,在45℃温度下搅拌25min;
[0054] (2)天然丝瓜络网络纤维预处理:
[0055] ①将预洗和真空干燥的天然丝瓜进行裁剪成大小合适的块状丝瓜络,然后去除表面的致密层和中间的次外层,只保留最里层的纤维单向排列的单层网络状结构;
[0056] ②羧甲基纤维素和稀土成核剂WBG‑II按照质量比加到丙酮溶液(含水率60)中,然后在45℃水浴条件下,磁力搅拌2.5h,后再超声25min,形成均一稳定的处理溶液;
[0057] ③将步骤①获取的丝瓜络网状结构浸入步骤②的处理溶液中,后利用行星搅拌器在转速为300rpm下搅拌3h;搅拌完成后,将丝瓜络网状结构取出放入真空干燥箱中80℃下,干燥24h;
[0058] (3)复合材料的制备
[0059] ①称取60%的PA6‑柠檬酸混合物,并置于密炼机中进行剪切混合,密炼温度220℃,时间5min,转速20rpm;
[0060] ②将步骤(1)获得的松果粉与分散剂混合后,再加入上述密炼机中,在同样条件下继续密炼10min;密炼结束后,对密炼后复合材料进行破碎,获得较小粒径(小于或等于100目)复合材料颗粒;
[0061] (4)墙板制备
[0062] ①取步骤(3)的复合材料颗粒置于厚度为1mm、大小为10×10cm的模具中,在220℃温度下预热5min,8MPa压力下热压8min,分别制备厚度为1mm的各复合材料薄膜层;同时,取步骤(2)得到的丝瓜络网状放在热压机上进行定型定厚处理,热压条件125℃、3min,以制备各丝瓜络网络结构层;
[0063] ②利用层压方式,将制得的丝瓜络网络结构层与复合材料薄膜层按照目标顺序依次叠压,并置于厚度为3mm、大小为10×10cm的模具中,于220℃温度下预热5min,8MPa压力下热压8min;其中,复合材料薄膜层与丝瓜络网络结构层采用间隔铺装的方式进行;
[0064] ③将材料取出后,放在室温条件养护72h;
[0065] ④将养护好的材料镀上一层防水膜,然后进行贴面处理,即得目标所需的复合墙板。
[0066] 实施例2
[0067] 如图2所述,本实施例的一种具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板,包括复合材料薄膜层以及与丝瓜络网络结构层复合材料薄膜层之间采用层层叠设、间隔布置形式的丝瓜络网络结构层。其中,复合材料薄膜层设置有七层,每层分别包括如下重量份数的原料:PA6‑柠檬酸共混物55份,松果粉45份,分散剂2.5份,偶联剂2份。丝瓜络网络结构层设置有两层,分别嵌设在第三层与第四层复合材料薄膜层之间、第四层与第五层复合材料薄膜层之间(按照从上往下的顺序命名为第一、第二......层),每层分别包括如下重量份数的原料:丝瓜络网络纤维5份,粘连剂3份。
[0068] 进一步地,本实施例中,PA6‑柠檬酸共混物由PA6与柠檬酸按质量比1:0.2比例混合而成。
[0069] 进一步地,本实施例中,分散剂为硬脂酸、硬脂酸钙和锆酸酯偶联剂按质量比1:1:0.5混合组成。
[0070] 进一步地,本实施例中,粘连剂为羧甲基纤维素和稀土成核剂WBG‑II按质量比3:1混合组成。
[0071] 进一步地,本实施例中,偶联剂为硅烷偶联剂KH560‑乙醇溶液,并且,KH560:无水乙醇为1:10。
[0072] 本实施例复合墙板的制备方法:
[0073] (1)松果纤维预处理:
[0074] ①将农林废弃物松果进行初步的粉碎,并为了减少松果中的污垢、杂质,将初步粉碎后的松果置于自来水中浸泡24h,再反复用流水冲洗3次;自然晾干后,利用鼓风干燥箱将稻壳在105℃温度下干燥24h,使其含水率低于3%以下;最后,使用万能粉碎机将松果粉碎,并用100目筛网筛选得到松果粉;
[0075] ②按质量比1:2,将100目松果粉放入硅烷偶联剂KH560‑乙醇溶液中浸泡处理,接着,在50℃温度下搅拌30min;
[0076] (2)天然丝瓜络网络纤维预处理:
[0077] ①将预洗和真空干燥的天然丝瓜进行裁剪成大小合适的块状丝瓜络,然后去除表面的致密层和中间的次外层,只保留最里层的纤维单向排列的单层网络状结构;
[0078] ②羧甲基纤维素和稀土成核剂WBG‑II按照质量比加到丙酮溶液(含水率60)中,然后在50℃水浴条件下,磁力搅拌23h,后再超声30min,形成均一稳定的处理溶液;
[0079] ③将步骤①获取的丝瓜络网状结构浸入步骤②的处理溶液中,后利用行星搅拌器在转速为300rpm下搅拌3h;搅拌完成后,将丝瓜络网状结构取出放入真空干燥箱中80℃下,干燥24h;
[0080] (3)复合材料的制备
[0081] ①称取60%的PA6‑柠檬酸混合物,并置于密炼机中进行剪切混合,密炼温度230℃,时间10min,转速40rpm;
[0082] ②将步骤(1)获得的松果粉与分散剂混合后,再加入上述密炼机中,在同样条件下继续密炼15min;密炼结束后,对密炼后复合材料进行破碎,获得较小粒径(小于或等于100目)复合材料颗粒;
[0083] (4)墙板制备
[0084] ①取步骤(3)的复合材料颗粒置于厚度为1mm、大小为10×10cm的模具中,在230℃温度下预热10min,10MPa压力下热压10min,分别制备厚度为1mm的各复合材料薄膜层;同时,取步骤(2)得到的丝瓜络网状放在热压机上进行定型定厚处理,热压条件130℃、5min,以制备各丝瓜络网络结构层;
[0085] ②利用层压方式,将制得的丝瓜络网络结构层与复合材料薄膜层按照目标顺序依次叠压,并置于厚度为3mm、大小为10×10cm的模具中,于230℃温度下预热10min,10MPa压力下热压10min;其中,复合材料薄膜层与丝瓜络网络结构层采用间隔铺装的方式进行;
[0086] ③将材料取出后,放在室温条件养护72h;
[0087] ④将养护好的材料镀上一层防水膜,然后进行贴面处理,即得目标所需的复合墙板。
[0088] 实施例3
[0089] 如图3所述,本实施例的一种具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板,包括复合材料薄膜层以及与丝瓜络网络结构层复合材料薄膜层之间采用层层叠设、间隔布置形式的丝瓜络网络结构层。其中,复合材料薄膜层设置有七层,每层分别包括如下重量份数的原料:PA6‑柠檬酸共混物58份,松果粉48份,分散剂2.8份,偶联剂2.5份。丝瓜络网络结构层设置有四层,分别嵌设在第二层与第三层复合材料薄膜层之间、第三层与第四层复合材料薄膜层之间、第四层与第五层复合材料薄膜层之间、第五层与第六层复合材料薄膜层之间(按照从上往下的顺序命名为第一、第二......层),每层分别包括如下重量份数的原料:丝瓜络网络纤维7份,粘连剂5份。
[0090] 进一步地,本实施例中,PA6‑柠檬酸共混物由PA6与柠檬酸按质量比1:0.2比例混合而成。
[0091] 进一步地,本实施例中,分散剂为硬脂酸、硬脂酸钙和锆酸酯偶联剂按质量比1:1:0.5混合组成。
[0092] 进一步地,本实施例中,粘连剂为羧甲基纤维素和稀土成核剂WBG‑II按质量比3:1混合组成。
[0093] 进一步地,本实施例中,偶联剂为硅烷偶联剂KH560‑乙醇溶液,并且,KH560:无水乙醇为1:10。
[0094] 本实施例复合墙板的制备方法:
[0095] (1)松果纤维预处理:
[0096] ①将农林废弃物松果进行初步的粉碎,并为了减少松果中的污垢、杂质,将初步粉碎后的松果置于自来水中浸泡24h,再反复用流水冲洗3次;自然晾干后,利用鼓风干燥箱将稻壳在105℃温度下干燥24h,使其含水率低于3%以下;最后,使用万能粉碎机将松果粉碎,并用100目筛网筛选得到松果粉;
[0097] ②按质量比1:2,将100目松果粉放入硅烷偶联剂KH560‑乙醇溶液中浸泡处理,接着,在50℃温度下搅拌30min;
[0098] (2)天然丝瓜络网络纤维预处理:
[0099] ①将预洗和真空干燥的天然丝瓜进行裁剪成大小合适的块状丝瓜络,然后去除表面的致密层和中间的次外层,只保留最里层的纤维单向排列的单层网络状结构;
[0100] ②羧甲基纤维素和稀土成核剂WBG‑II按照质量比加到丙酮溶液(含水率60)中,然后在50℃水浴条件下,磁力搅拌3h,后再超声30min,形成均一稳定的处理溶液;
[0101] ③将步骤①获取的丝瓜络网状结构浸入步骤②的处理溶液中,后利用行星搅拌器在转速为300rpm下搅拌3h;搅拌完成后,将丝瓜络网状结构取出放入真空干燥箱中80℃下,干燥24h;
[0102] (3)复合材料的制备
[0103] ①称取60%的PA6‑柠檬酸混合物,并置于密炼机中进行剪切混合,密炼温度230℃,时间10min,转速40rpm;
[0104] ②将步骤(1)获得的松果粉与分散剂混合后,再加入上述密炼机中,在同样条件下继续密炼15min;密炼结束后,对密炼后复合材料进行破碎,获得较小粒径(小于或等于100目)复合材料颗粒;
[0105] (4)墙板制备
[0106] ①取步骤(3)的复合材料颗粒置于厚度为1mm、大小为10×10cm的模具中,在230℃温度下预热10min,10MPa压力下热压10min,分别制备厚度为1mm的各复合材料薄膜层;同时,取步骤(2)得到的丝瓜络网状放在热压机上进行定型定厚处理,热压条件130℃、5min,以制备各丝瓜络网络结构层;
[0107] ②利用层压方式,将制得的丝瓜络网络结构层与复合材料薄膜层按照目标顺序依次叠压,并置于厚度为3mm、大小为10×10cm的模具中,于220~240℃温度下预热10min,10MPa压力下热压10min;其中,复合材料薄膜层与丝瓜络网络结构层采用间隔铺装的方式进行;
[0108] ③将材料取出后,放在室温条件养护72h;
[0109] ④将养护好的材料镀上一层防水膜,然后进行贴面处理,即得目标所需的复合墙板。
[0110] 实施例4
[0111] 如图4所示,本实施例的一种具有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板,包括复合材料薄膜层以及与丝瓜络网络结构层复合材料薄膜层之间采用层层叠设、间隔布置形式的丝瓜络网络结构层。其中,复合材料薄膜层设置有七层,每层分别包括如下重量份数的原料:PA6‑柠檬酸共混物60份,松果粉50份,分散剂3份,偶联剂3份。丝瓜络网络结构层设置有六层,分别嵌设在两两复合材料薄膜层之间,每层分别包括如下重量份数的原料:丝瓜络网络纤维8份,粘连剂6份。
[0112] 进一步地,本实施例中,PA6‑柠檬酸共混物由PA6与柠檬酸按质量比1:0.2比例混合而成。
[0113] 进一步地,本实施例中,分散剂为硬脂酸、硬脂酸钙和锆酸酯偶联剂按质量比1:1:0.5混合组成。
[0114] 进一步地,本实施例中,粘连剂为羧甲基纤维素和稀土成核剂WBG‑II按质量比3:1混合组成。
[0115] 进一步地,本实施例中,偶联剂为硅烷偶联剂KH560‑乙醇溶液,并且,KH560:无水乙醇为1:10。
[0116] 本实施例复合墙板的制备方法:
[0117] (1)松果纤维预处理:
[0118] ①将农林废弃物松果进行初步的粉碎,并为了减少松果中的污垢、杂质,将初步粉碎后的松果置于自来水中浸泡24h,再反复用流水冲洗2‑4次;自然晾干后,利用鼓风干燥箱将稻壳在105℃温度下干燥24h,使其含水率低于3%以下;最后,使用万能粉碎机将松果粉碎,并用100目筛网筛选得到松果粉;
[0119] ②按质量比1:2,将100目松果粉放入硅烷偶联剂KH560‑乙醇溶液中浸泡处理,接着,在55℃温度下搅拌35min;
[0120] (2)天然丝瓜络网络纤维预处理:
[0121] ①将预洗和真空干燥的天然丝瓜进行裁剪成大小合适的块状丝瓜络,然后去除表面的致密层和中间的次外层,只保留最里层的纤维单向排列的单层网络状结构;
[0122] ②羧甲基纤维素和稀土成核剂WBG‑II按照质量比加到丙酮溶液(含水率60)中,然后在55℃水浴条件下,磁力搅拌3.5h,后再超声35min,形成均一稳定的处理溶液;
[0123] ③将步骤①获取的丝瓜络网状结构浸入步骤②的处理溶液中,后利用行星搅拌器在转速为300rpm下搅拌3h;搅拌完成后,将丝瓜络网状结构取出放入真空干燥箱中80℃下,干燥24h;
[0124] (3)复合材料的制备
[0125] ①称取60%的PA6‑柠檬酸混合物,并置于密炼机中进行剪切混合,密炼温度240℃,时间15min,转速60rpm;
[0126] ②将步骤(1)获得的松果粉与分散剂混合后,再加入上述密炼机中,在同样条件下继续密炼20min;密炼结束后,对密炼后复合材料进行破碎,获得较小粒径(小于或等于100目)复合材料颗粒;
[0127] (4)墙板制备
[0128] ①取步骤(3)的复合材料颗粒置于厚度为1mm、大小为10×10cm的模具中,在240℃温度下预热15min,12MPa压力下热压12min,分别制备厚度为1mm的各复合材料薄膜层;同时,取步骤(2)得到的丝瓜络网状放在热压机上进行定型定厚处理,热压条件135℃、7min,以制备各丝瓜络网络结构层;
[0129] ②利用层压方式,将制得的丝瓜络网络结构层与复合材料薄膜层按照目标顺序依次叠压,并置于厚度为3mm、大小为10×10cm的模具中,于240℃温度下预热15min,12MPa压力下热压12min;其中,复合材料薄膜层与丝瓜络网络结构层采用间隔铺装的方式进行;
[0130] ③将材料取出后,放在室温条件养护72h;
[0131] ④将养护好的材料镀上一层防水膜,然后进行贴面处理,即得目标所需的复合墙板。
[0132] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
[0133] 实施例5
[0134] 本实施例的一种上述实施例1~4中有天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的性能测试结果。
[0135] 按照各实施例原料配方与制备方法分别制备相应的天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板,分别制样测试。
[0136] 各项性能测试结果如表1所示。表1分别按照LY/T 1700‑2007、GB/T24137‑2009、GB/T 9341‑2008、ASTM D570‑2005测定天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的尺寸稳定性、表面性能、吸水性、力学性能和释放量等,测试结果符合各标准对墙板性能要求,具体结果如下。
[0137] 表1各实施例天然网络骨架的增强纤维聚合物复合墙板的性能测试结果[0138]