专利名称：一种天然纤维/聚氨酯复合材料的制备方法
技术领域：
本发明属于复合材料领域，具体涉及一种天然纤维/聚氨酯复合材料的制备方 法。
背景技术：
天然纤维/树脂复合材料因具有低密度、更大的可塑性、低磨损性(对设备)、生物 降解性、低成本等诸多优点而得到广泛关注。但是，天然纤维与树脂的相容性差、界面强度 弱，致使复合材料综合性能下降。对于天然纤维/聚氨酯复合材料(NPC)而言，增加两相界 面结合强度的重要手段之一就是直接将-NCO封端的聚氨酯预聚体有机溶剂溶液与天然纤 维复合，因两者能够形成共价键而大幅度提高NPC的综合性能。但是，聚氨酯预聚体对水分 比较敏感，制备复合材料时需要大量的无水溶剂和天然纤维预干燥处理，这明显不利于环 境保护、优化工艺、降低成本等。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种能够降低制备过程中挥 发性有机化合物(VOC)、增加两相界面强度、天然纤维无需预干燥的天然纤维/聚氨酯复合 材料的制备方法。为达到上述目的本发明采用的技术方案是1)将天然纤维毡在固含量为10% -50%、解封温度为110-150°C的水性封闭聚氨 酯分散液中浸透；2)辊压除去多余液体使天然纤维毡增重50% -150% ；3)湿态纤维毡的两阶段常压干燥工艺如下将步骤2)辊压后的天然纤维毡于 100-110°C下干燥0. 5-3. 0小时，升温至110-150°c下保温0. 5-2. 0小时。本发明的天然纤维毡为硬木纤维毡、硬木纤维素毡、软木纤维毡、软木纤维素毡或 麦草纤维毡；所述的水性封闭聚氨酯为咪唑封闭水性聚氨酯、酚类封闭水性聚氨酯、酮肟类封 闭水性聚氨酯或吡唑封闭水性聚氨酯；所述的辊压是通过调整辊间距使天然纤维毡增重50% -150%。本发明采用两阶段干燥方式，使得湿态纤维毡在第一阶段除去游离水及部分结合 水，然后在第二阶段使水性封闭聚氨酯发生解封、交联反应，这样能够保证水性封闭聚氨酯 解封释放的活性-NCO是与纤维上的羟基发生反应，而不是与水分发生副反应，这样可有效 提高水性封闭聚氨酯的交联效率，从而赋予复合材料优异的界面结合强度。如桉木纤维素 毡经咪唑封闭水性聚氨酯分散液(固含量为30% )浸渍、辊压(纤维毡增重100% )、两阶 段常压干燥(110°C干燥1.0小时，130°C保温1.0小时)后，所得新型天然纤维/聚氨酯复 合材料的储能模量在低于160°C时可达到6. OGPa以上。
具体实施例方式实施例1，将硬木纤维毡在固含量为10%的咪唑封闭水性聚氨酯分散液中浸透， 辊压除去多余液体，通过调整辊间距使天然纤维毡增重50%。湿态纤维毡的两阶段常压干 燥工艺如下100°C下干燥3.0小时，升温至110°C下保温2.0小时；干燥之后即可获得新型 天然纤维/聚氨酯复合材料。实施例2，将硬木纤维素毡在固含量为20%的水杨酸甲酯封闭水性聚氨酯分散液 中浸透，辊压除去多余液体，通过调整辊间距使天然纤维毡增重100%。湿态纤维毡的两阶 段常压干燥工艺如下110°C下干燥0. 5小时，升温至130°C下保温1. 0小时；干燥之后即可 获得新型天然纤维/聚氨酯复合材料。实施例3，将软木纤维毡在固含量为30%的甲乙酮肟封闭水性聚氨酯分散液中浸 透，辊压除去多余液体，通过调整辊间距使天然纤维毡增重100%。湿态纤维毡的两阶段常 压干燥工艺如下110°c下干燥1. 0小时，升温至130°C下保温1. 0小时；干燥之后即可获得 新型天然纤维/聚氨酯复合材料。实施例4，将软木纤维素毡在固含量为40%的丙酮肟封闭水性聚氨酯分散液中浸 透，辊压除去多余液体，通过调整辊间距使天然纤维毡增重100%。湿态纤维毡的两阶段常 压干燥工艺如下110°c下干燥2.0小时，升温至140°C下保温0.5小时；干燥之后即可获得 新型天然纤维/聚氨酯复合材料。实施例5，将麦草纤维毡在固含量为50%的吡唑封闭水性聚氨酯分散液中浸透， 辊压除去多余液体，通过调整辊间距使天然纤维毡增重150 %。湿态纤维毡的两阶段常压干 燥工艺如下105°C下干燥3.0小时，升温至150°C下保温2.0小时；干燥之后即可获得新型 天然纤维/聚氨酯复合材料。
权利要求
1.一种天然纤维/聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于1)将天然纤维毡在固含量为10%-50%、解封温度为110-150°c的水性封闭聚氨酯分 散液中浸透；2)辊压除去多余液体使天然纤维毡增重50%-150% ；3)湿态纤维毡的两阶段常压干燥工艺如下将步骤2)辊压后的天然纤维毡于 100-110°C下干燥0. 5-3. 0小时，升温至110_150°C下保温0. 5-2. 0小时。
2.根据权利要求1所述的天然纤维/聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于所述 的天然纤维毡为硬木纤维毡、硬木纤维素毡、软木纤维毡、软木纤维素毡或麦草纤维毡。
3.根据权利要求1所述的天然纤维/聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于所述 的水性封闭聚氨酯为咪唑封闭水性聚氨酯、酚类封闭水性聚氨酯、酮肟类封闭水性聚氨酯 或吡唑封闭水性聚氨酯。
4.根据权利要求1所述的天然纤维/聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于所述 的辊压是通过调整辊间距使天然纤维毡增重50% -150%。
全文摘要
本发明公开了一种天然纤维/聚氨酯复合材料的制备方法，首先将天然纤维毡在水性封闭聚氨酯分散液中浸透，辊压除去多余液体，湿态纤维毡采用两阶段常压干燥工艺进行干燥，干燥之后即可获得新型天然纤维/聚氨酯复合材料。采用本发明不但可大幅度降低制备过程中VOC、显著增加两相界面强度、天然纤维无需预干燥，而且两阶段干燥方式还可有效提高水性封闭聚氨酯的交联效率，从而赋予复合材料优异的力学性能。
文档编号C08J5/00GK102002859SQ20101056357
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者李刚辉, 李新, 沈一丁, 赖小娟 申请人:陕西科技大学