一种纤维复合材料及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种纤维复合材料及其制备方法 与应用。
【背景技术】
[0002] 复合材料是两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。 复合材料的组分材料虽然保持其相对独立性，但复合材料的性能却不是组分材料的简单相 加，而是有着重要的改进。在复合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散 相，称为增强材料。分散相以独立的形态分布在整个连续相中，两相之间存在着相界面，分 散相可为增强材料纤维，也可为颗粒或弥散的填料。复合材料的出现和发展，是现代科学不 断进步的结果，也是材料设计方面的一个突破。
[0003] 近年来，木材纤维作为填料或增强材料的研究利用逐渐引起人们的兴趣，它与聚 乙烯等热塑性聚合物的复合更是当前高分子复合材料领域中的研究热点。木材纤维与许多 无机纤维材料及合成纤维材料相比有许多优点，如价廉、易得、密度低、较高的拉伸强度和 模量、加工能耗小、可再生性和环境友好性等；另外，木材纤维具有多孔性，在一定工艺条件 下，熔融的塑料基体可以渗入到植物纤维的细胞空腔中，达到增强处理的目的。
[0004] 但是，木材纤维由纤维素、半纤维素、木质素、抽提物等组成，其含有大量的羟基和 酚羟基等极性官能团，表现出较强的极性和亲水性。而聚乙烯等热塑性聚合物是典型的非 极性树脂，具有疏水性。如何使亲水的极性木质表面与疏水的非极性树脂界面很好的融合 在一起，成为木塑复合材料获得优良性能的关键。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种纤维复合材料及其制备方法与 应用，该纤维复合材料的性能较好。
[0006] 本发明提供了一种一种纤维复合材料，由烷基烯酮二聚物与木材纤维复合形成。
[0007] 优选的，所述烷基烯酮二聚物如（I)所示：
[0008]
[0009] 其中，所述札与R 2各自独立地为C4~C30的烷基。
[0010] 优选的，所述札与R2各自独立地为ClO~C20的烷基。
[0011] 本发明还提供了一种纤维复合材料的制备方法，包括：
[0012] 将木材纤维与烷基烯酮二聚物混合反应，得到纤维复合材料。
[0013] 优选的，所述木材纤维先用碱性溶液处理，再与烷基烯酮二聚物混合反应。
[0014] 优选的，所述碱性溶液为碱金属氢氧化物的水溶液。
[0015] 优选的，所述碱性溶液中碱性物质的质量为木材纤维质量的5 %~15 %。
[0016] 优选的，所述烷基烯酮二聚物与木材纤维的质量比为1 : (0. 5~2)。
[0017] 优选的，所述混合反应的温度为70 °C~90 °C ;所述混合反应的时间为0. 5~2h。
[0018] 本发明还提供了一种纤维复合材料在木塑领域中的应用。
[0019] 本发明提供了一种纤维复合材料及其制备方法与应用，该纤维复合材料由木材纤 维与烷基烯酮二聚物混合反应得到。与现有技术相比，烷基烯酮二聚物具有疏水长链烷基 与反应活性基团，反应活性基团与木材纤维中的羟基发生反应，从而使烷基烯酮二聚物键 合到木材纤维上，可封闭纤维中部分羟基，从而使纤维复合材料具有较低的极性与较低的 回潮性能，同时该制备工艺简单，可操作性强。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明实施例1中原木粉的扫描电镜照片；
[0021] 图2为本发明实施例1得到的纤维复合材料扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0022] 下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的范围。
[0023] 本发明提供了一种纤维复合材料，由烷基烯酮二聚物与木材纤维复合形成。
[0024] 所述烷基烯酮二聚物为本领域技术人员熟知的烷基烯酮二聚物即可，并无特殊的 限制，本发明中优选如式⑴所示：
[0025]
[0026] 其中，所述&与1?2各自独立地为C4~C30的烷基，优选为C6~C28的烷基，更优 选为C8~C25的烷基，再优选为ClO~C25的烷基，再优选为ClO~C20的烷基；所述烷基 烯酮二聚物最优选为-&与-R 2为-C 14氏9或-C 16氏3组成的混合物。
[0027] 烷基烯酮二聚物是同时含有疏水基团和反应活性基团的化合物，其制作工艺简 单，成本低廉，而且具有良好的成膜性和耐水性。烷基烯酮二聚物的反应活性基团内酯环， 可与纤维中的羟基发生酯的醇解反应，生成新的酯，形成共价结合，从而使烷基烯酮二聚物 键合到纤维上，在纤维表面形成一层稳定的薄膜，此时疏水基团转向纤维表面之外，引入疏 水的长链基团，使木材纤维获得憎液性能，从而达到降低木材纤维表面的极性的目的。
[0028] 本发明还提供了一种上述纤维复合材料的制备方法，包括：将木材纤维与烷基烯 酮二聚物混合反应，得到纤维复合材料。
[0029] 其中，本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可；所述烷基烯酮二 聚物同上所述，在此不再赘述。
[0030] 按照本发明，优选先将木材纤维用碱性溶液处理；所述碱性溶液为本领域技术人 员熟知的碱性溶液即可，并无特殊的限制，本发明中优选为碱金属氢氧化物的水溶液，更优 选为氢氧化钠和/或氢氧化钾水溶液，再优选为氢氧化钠水溶液。用碱性溶液处理，可将木 材纤维中的羟基更多的暴露出来，有利于其与烷基烯酮二聚物的反应。所述碱性溶液中碱 性物质的质量优选为木材纤维质量的5%~15%，更优选为8%~15%，再优选为10%~ 15% ;所述木材纤维与碱性溶液中水的质量比优选为1 : (5~15)，更优选为1 : (8~10)， 更优选为1 :(1〇~15);所述处理的温度优选为30°C~60°C，更优选为30°C~50°C，再优 选为30°C~40°C ;所述处理的时间优选为0. 5~2h，更优选为1~2h。
[0031] 用碱性溶液处理后，优选用水洗涤、过滤与干燥，得到碱性处理后的木材纤维。水 洗涤可除去木材纤维表面附着的碱性物质；所述水洗涤优选使木材纤维的混合溶液清洗至 pH值为7. 5~9,更优选为7. 5~8. 5,再优选为7. 5~8 ;所述过滤采用本领域技术人员熟 知的方法即可并无特殊的限制，本发明优选采用循环水式真空栗进行抽滤；所述干燥的温 度优选为85°C~115°C，更优选为90°C~115°C，再优选为90°C~105°C ;所述干燥的时间 优选为6~10h，更优选为8~10h。
[0032] 然后再将碱性处理后的木材纤维与烷基烯酮二聚物混合反应；所述木材纤维与烷 基烯酮二聚物的质量比优选为1 : (〇. 5~2)，更优选为I : (1~1. 5);该反应优选以水为溶 剂进行，所述木材纤维与水的质量比优选为1 : (5~15)，更优选为1 : (8~15)，更优选为 1 : (10~15);所述混合反应的温度优选为70°C~90°C，更优选为80°C~90°C ;所述混合 反应的时间优选为0. 5~2h，更优选为1~2h。
[0033] 混合反应之后，优选进行过滤与干燥得到纤