本发明涉及复合材料制备
技术领域：
，具体涉及一种高强度高挂胶量复合结构纤维及其制备方法。
背景技术：
：脲醛树脂又称脲甲醛树脂(uf)，固化后的脲醛树脂颜色比酚醛树脂浅，呈半透明状，耐弱酸、弱碱，绝缘性能好，耐磨性极佳，价格便宜，它是胶粘剂中用量最大的品种。然而，遇强酸、强碱易分解，耐候性较差，初粘差、收缩大、脆性大、不耐水、易老化。聚乙烯，简称pe(polyethylene)，聚乙烯是五大合成树脂之一，是我国合成树脂中产能最大、进口量最多的品种。聚乙烯主要分为线性低密度聚乙烯(lldpe)、低密度聚乙烯(ldpe)、高密度聚乙烯(hdpe)三大类。聚乙烯耐腐蚀性，电绝缘性优良，可以氯化，辐照改性，可用玻璃纤维增强。超高分子量聚乙烯冲击强度高，耐疲劳，耐磨。超高分子量聚乙烯适于制作减震，耐磨及传动零件。目前，应用脲醛树脂和聚乙烯制备高强度高挂胶量复合结构纤维的技术还未见报道。技术实现要素：本发明的目的是提供一种高强度高挂胶量复合结构纤维及其制备方法。本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：本发明的一种高强度高挂胶量复合结构纤维，按照重量份数计包括以下组份：脲醛树脂100～120份；羟甲基纤维素30～50份；木粉40～50份；交联剂1～3.6份；聚乙烯100～120份；挥发性溶剂50～60份。作为优选的实施方式，本发明的一种高强度高挂胶量复合结构纤维，按照重量份数计包括以下组份：脲醛树脂110份；羟甲基纤维素40份；木粉45份；交联剂2份；聚乙烯110份；挥发性溶剂55份。作为优选的实施方式，所述聚乙烯醇的型号为2488或2699。作为优选的实施方式，所述交联剂选自二乙烯基苯、二异氰酸酯、n,n-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或多种。作为优选的实施方式，所述聚乙烯为超高分子量聚乙烯，分子量100万以上。作为优选的实施方式，所述挥发性溶剂选自甲醇、二氯甲烷、正庚烷、甲苯、正己烷、戊烷、苯、苯乙烯、丁基甲苯、乙烯基甲苯、三氯乙烯、二硫化碳、磷酸三邻甲酚中的一种或多种。本发明的一种高强度高挂胶量复合结构纤维的制备方法，包括以下步骤：(1)向脲醛树脂中加入羟甲基纤维素，反应1～2小时，再向其中加入木粉，反应1～1.5小时，获得改性脲醛树脂；(2)将聚乙烯溶解于挥发性溶剂中，反应温度为130～136℃，反应时间为2～3小时，冷却至室温，去除溶剂，获得胶凝状物质；(3)将改性脲醛树脂与胶凝状物质在温度为50～70℃的条件下混合均匀，然后加入交联剂反应0.5～1小时，获得高挂胶量复合材料；(4)将高挂胶量复合材料利用凝胶喷丝法喷出一种胶凝状纤维，拉伸纤维，使胶凝状纤维凝聚成结晶状纤维，获得高强度高挂胶量复合结构纤维。作为优选的实施方式，步骤(1)中，所述脲醛树脂采用以下方法制备：按照甲醛与聚乙烯醇的质量比为500:(1～2)的比例，将甲醛与聚乙烯醇混合均匀；按照甲醛与尿素的质量比为5:3的比例向其中加入尿素，边加入边搅拌，开始升温至70～100℃；保温5～10h；保温反应后，用氯化铵调节ph值至中性；成胶后，降温至40～50℃，停止搅拌，获得脲醛树脂。作为优选的实施方式，步骤(2)中，将聚乙烯溶解于挥发性溶剂中，反应温度为135℃，反应时间为2.5小时。作为优选的实施方式，步骤(3)中，将改性脲醛树脂与胶凝状物质在温度为60℃的条件下混合均匀，然后加入交联剂反应0.75小时。本发明的有益效果是：本发明利用甲醛、聚乙烯醇和尿素按照一定的反应比例和反应参数制备脲醛树脂，然后加入羟甲基纤维素和木粉，在提高脲醛树脂耐水性和强度的同时提高了整体复合结构纤维的耐水性和粘接强度。本发明中，将超高分子量聚乙烯溶解于挥发性溶剂中，采用超高分子量聚乙烯可以增加材料的粘度和强度，然后将所得产物与改性脲醛树脂在交联剂中混合均匀，通过加入交联剂可以提高复合结构纤维的机械强度、稳定性，耐热性、阻燃性和耐溶剂性，同时提高复合材料的挂胶量；进一步利用凝胶喷丝法喷出一种胶凝状纤维，拉伸纤维，使胶凝状纤维凝聚成结晶状纤维，获得高强度高挂胶量复合结构纤维。本发明的制备工艺简单，操作方便，容易掌握，更易于实现规模化生产。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的一种高强度高挂胶量复合结构纤维，按照重量份数计包括以下组份：脲醛树脂100～120份；羟甲基纤维素30～50份；木粉40～50份；交联剂1～3.6份；聚乙烯100～120份；挥发性溶剂50～60份。本发明的一种高强度高挂胶量复合结构纤维的制备方法，主要包括以下步骤：(1)首先向脲醛树脂中加入羟甲基纤维素，反应1～2小时，然后再向其中加入木粉，反应1～1.5小时，获得改性脲醛树脂；(2)然后将聚乙烯溶解于挥发性溶剂中，反应温度为130～136℃，反应2～3小时，冷却至室温，去除溶剂，获得胶凝状物质；(3)将改性脲醛树脂与胶凝状物质在温度为50～70℃的条件下混合均匀，然后加入交联剂反应0.5～1小时，反应期间不断搅拌，获得高挂胶量复合材料；(4)将高挂胶量复合材料利用凝胶喷丝法喷出一种胶凝状纤维，拉伸纤维，使胶凝状纤维凝聚成结晶状纤维，获得高强度高挂胶量复合结构纤维。其中，脲醛树脂采用以下方法制备：按照甲醛与聚乙烯醇的质量比为500:(1～2)的比例，将甲醛与聚乙烯醇混合均匀；按照甲醛与尿素的质量比为5:3的比例向其中加入尿素，边加入边搅拌，开始升温至70～100℃；保温5～10h；保温反应后，用氯化铵调节ph值至中性；成胶后，降温至40～50℃，停止搅拌，获得脲醛树脂。其中，所加入的聚乙烯醇的型号为2488或2699。通过聚乙烯醇对脲醛树脂进行改性，可改善脲醛树脂的脆性，提高耐水性和粘接强度。由于制备的脲醛树脂存在初粘性差的问题，因此采用羟甲基纤维素作为改性剂对脲醛树脂进行改性，提高脲醛树脂的初粘性、粘接强度和稳定性。所制备的脲醛树脂还存在耐水性差的问题，因此采用木粉作为填料，提高脲醛树脂的耐水性。其中，所采用的交联剂选自二乙烯基苯、二异氰酸酯、n,n-亚甲基双丙烯酰胺(mba)中的一种或多种。加入交联剂可以提高复合结构纤维的机械强度、稳定性，耐热性、阻燃性、耐溶剂性等。本发明中所采用的聚乙烯为超高分子量聚乙烯，是分子量100万以上的聚乙烯。热变形温度(0.46mpa)85℃，熔点130～136℃。一般情况下，分子越长，物质粘度越大，强度越高，因此采用超高分子量聚乙烯可以增加材料的粘度和强度。其中，所采用的挥发性溶剂选自甲醇、二氯甲烷、正庚烷、甲苯、正己烷、戊烷、苯、苯乙烯、丁基甲苯、乙烯基甲苯、三氯乙烯、二硫化碳、磷酸三邻甲酚中的一种或多种。实施例1(1)按照甲醛与聚乙烯醇(2488)的质量比为500:1的比例，将甲醛与聚乙烯醇(2488)混合均匀；按照甲醛与尿素的质量比为5:3的比例向其中加入尿素，边加入边搅拌，开始升温至85℃；保温7.5h；保温反应后，用氯化铵调节ph值至中性；成胶后，降温至45℃，停止搅拌，获得脲醛树脂。(2)首先向110份脲醛树脂中加入40份羟甲基纤维素，反应1.5小时，然后再向其中加入45份木粉，反应1.25小时，获得改性脲醛树脂；(3)然后将110份超高分子量聚乙烯溶解于55份甲苯中，反应温度为135℃，反应2.5小时，冷却至室温，去除溶剂，获得胶凝状物质；(4)将改性脲醛树脂与胶凝状物质在温度为60℃的条件下混合均匀，然后加入2份n,n-亚甲基双丙烯酰胺反应0.75小时，反应期间不断搅拌，获得高挂胶量复合材料；(5)将高挂胶量复合材料利用凝胶喷丝法喷出一种胶凝状纤维，拉伸纤维，使胶凝状纤维凝聚成结晶状纤维，获得高强度高挂胶量复合结构纤维。实施例2(1)按照甲醛与聚乙烯醇(2488)的质量比为500:1的比例，将甲醛与聚乙烯醇(2488)混合均匀；按照甲醛与尿素的质量比为5:3的比例向其中加入尿素，边加入边搅拌，开始升温至70℃；保温10h；保温反应后，用氯化铵调节ph值至中性；成胶后，降温至50℃，停止搅拌，获得脲醛树脂。(2)首先向100份脲醛树脂中加入30份羟甲基纤维素，反应2小时，然后再向其中加入40份木粉，反应1.5小时，获得改性脲醛树脂；(3)然后将100份超高分子量聚乙烯溶解于50份丁基甲苯中，反应温度为136℃，反应3小时，冷却至室温，去除溶剂，获得胶凝状物质；(4)将改性脲醛树脂与胶凝状物质在温度为70℃的条件下混合均匀，然后加入1份二异氰酸酯反应0.5小时，反应期间不断搅拌，获得高挂胶量复合材料；(5)将高挂胶量复合材料利用凝胶喷丝法喷出一种胶凝状纤维，拉伸纤维，使胶凝状纤维凝聚成结晶状纤维，获得高强度高挂胶量复合结构纤维。实施例3(1)按照甲醛与聚乙烯醇(2699)的质量比为500:2的比例，将甲醛与聚乙烯醇(2699)混合均匀；按照甲醛与尿素的质量比为5:3的比例向其中加入尿素，边加入边搅拌，开始升温至100℃；保温5h；保温反应后，用氯化铵调节ph值至中性；成胶后，降温至40℃，停止搅拌，获得脲醛树脂。(2)首先向120份脲醛树脂中加入50份羟甲基纤维素，反应1小时，然后再向其中加入50份木粉，反应1小时，获得改性脲醛树脂；(3)然后将120份超高分子量聚乙烯溶解于60份甲醇中，反应温度为130℃，反应2小时，冷却至室温，去除溶剂，获得胶凝状物质；(4)将改性脲醛树脂与胶凝状物质在温度为50℃的条件下混合均匀，然后加入3.6份二乙烯基苯反应0.5小时，反应期间不断搅拌，获得高挂胶量复合材料；(5)将高挂胶量复合材料利用凝胶喷丝法喷出一种胶凝状纤维，拉伸纤维，使胶凝状纤维凝聚成结晶状纤维，获得高强度高挂胶量复合结构纤维。采用现有检测技术对实施例1至实施例3所得的高强度高挂胶量复合结构纤维进行性能检测，检测结果如表1所示。表1项目抗撕裂强度(n/tex)实施例14.9实施例24.0实施例34.3芳纶纤维1.9～2.4通过检测可知，本发明的高强度高挂胶量复合结构纤维，其抗撕裂强度为芳纶纤维的2倍左右。抗撕裂强度高，挂胶量高，满足工业应用的需求。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
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的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12