技术领域本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种掺杂绒状竹原纤维的可降解复合材料的制备方法。
背景技术：
复合材料是两种或多种性质不同的材料，通过物理或化学复合组成具有两个或两个以上相态结构的固体材料。通常选用高强度、高模量、脆性的增强材料和低强度、低模量、韧性的基体材料经过一定的成型加工方法制成复合材料。其中纤维增强聚合物复合材料是所有复合材料中最为重要的一类。目前常见的有碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、芳纶纤维复合材料以及植物纤维复合材料；其中在植物纤维复合材料中，植物纤维是采用麻类纤维、竹纤维、甘蔗渣、废弃木材或木粉、秸杆、稻壳、花生壳、椰子壳等，由于植物纤维在较高温度下易焦化，所以通常使用能在200℃左右熔融加工的PP、PE、PS、PVC、PET、ABS、ASA和SAN等热塑性树脂为基体。但上述复合材料的废弃物排放大量有毒物质，破坏了生态环境，为了人类拥有美好的生存空间，必须用可生物降解复合材料来代替传统的复合材料。竹纤维可分为竹原纤维和再生竹纤维两种。再生竹纤维又称为粘胶竹纤维或竹浆纤维，它以竹浆粕经二硫化碳或有机溶剂溶解后喷丝成为可纺的纤维，现已经应用于纺织领域。再生竹纤维由于相当程度上改变了竹纤维的物理性能，其产品部分丧失了竹子原生纤维的优点。竹原纤维又称为原生竹纤维或天然竹纤维，它是用机械、物理等方法将竹子直接加工制成的纤维。加工过程中，按照技术需要，在确定的尺度范围内（细度、长度），保持竹材的纤维束结构，只去除纤维束外的植物组织。绒状竹原纤维是一种在采用“热-机械耦合分离技术”分离加工竹原纤维生产过程中产生的粉状物及残余物，对其进行清洗、整理、晾干，统一收集后再使用粉碎、研磨的物理方法，得到的纤维素状物质。绒状竹原纤维是竹原纤维生产链中所产生的副产品，充分利用绒状竹原纤维，可以完善整个竹原纤维加工产业链，变废为宝，极大的提高了竹材的综合利用率，增加了竹原纤维产业链的附加值。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种掺杂绒状竹原纤维的可降解复合材料的制备方法，所得材料具有优异的拉伸性能、弯曲性能和降解性能。一种掺杂绒状竹原纤维的可降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，以重量份计，取绒状竹原纤维30～40份、甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯5～12份、蔗糖2～7份、酚醛树脂1～5份、水70～90份、硅烷偶联剂5～10份混合，在60～80℃下反应，得到改性物；步骤2，以重量份计，将氮化硅2～6份、二硫化钼1～4份、玻璃纤维2～5份、重质碳酸钙1～3份、增塑剂3～6份、二氧化双环戊二烯1～4份、硼酸正丁酯2～5份、二苯基硅二醇1～5份加至步骤1所得改性物中，通入CO2，在50～80℃条件下真空脱水1～3h，得到反应物；步骤3，将步骤2所得反应物升温至90～130℃，在搅拌条件下加入以重量份计可降解树脂50～80份、丙烯腈5～9份、阳离子聚丙烯酰胺1～4份、草酸钙2～5份，升温至160～200℃后保温2～4h，降温至120～150℃后硫化5～10h，即得。进一步地，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷中的一种。进一步地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯。进一步地，所述可降解树脂为聚乳酸、3-聚羟基丁酸和3-聚羟基戊酸酯共聚物、聚羟基丁酸酯、聚己内酯、聚丁二酸丁二酯、热塑性淀粉、聚碳酸亚丙酯中的一种。进一步地，所述玻璃纤维的直径为10～15微米。进一步地，步骤3中升温速度为5～10℃/min。进一步地，步骤3中硫化的压力为10～15MPa。进一步地，步骤2中还需要加入以重量份计壳聚糖0.5～1.2份。进一步地，步骤3中还需要加入以重量份计大豆油0.1～0.6份。本发明提供的复合材料拉伸强度在86.99MPa、拉伸模量达1198.14MPa、弯曲强度在135.58MPa，弯曲模量为10171.57MPa，在23℃水中浸泡1个月的吸水率为5.04%，室温放置1个月后的失重率在6.37%，具有优异的拉伸性能、弯曲性能和降解性能。具体实施方式实施例1一种掺杂绒状竹原纤维的可降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，以重量份计，取绒状竹原纤维30份、甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯5份、蔗糖2份、酚醛树脂1份、水70份、硅烷偶联剂5份混合，在60℃下反应，得到改性物；步骤2，以重量份计，将氮化硅2份、二硫化钼1份、玻璃纤维2份、重质碳酸钙1份、增塑剂3份、二氧化双环戊二烯1份、硼酸正丁酯2份、二苯基硅二醇1份加至步骤1所得改性物中，通入CO2，在50℃条件下真空脱水3h，得到反应物；步骤3，将步骤2所得反应物升温至90℃，在搅拌条件下加入以重量份计可降解树脂50份、丙烯腈5份、阳离子聚丙烯酰胺1份、草酸钙2份，升温至160℃后保温4h，降温至120℃后硫化5h，即得。其中，硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷；增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或；可降解树脂为聚乳酸；玻璃纤维的直径为10微米；步骤3中升温速度为5℃/min，硫化的压力为10MPa。实施例2一种掺杂绒状竹原纤维的可降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，以重量份计，取绒状竹原纤维34份、甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯9份、蔗糖6份、酚醛树脂2份、水77份、硅烷偶联剂8份混合，在70℃下反应，得到改性物；步骤2，以重量份计，将氮化硅5份、二硫化钼3份、玻璃纤维4份、重质碳酸钙2份、增塑剂5份、二氧化双环戊二烯3份、硼酸正丁酯4份、二苯基硅二醇2份加至步骤1所得改性物中，通入CO2，在60℃条件下真空脱水1h，得到反应物；步骤3，将步骤2所得反应物升温至100℃，在搅拌条件下加入以重量份计可降解树脂65份、丙烯腈8份、阳离子聚丙烯酰胺3份、草酸钙4份，升温至180℃后保温3h，降温至130℃后硫化8h，即得。其中，硅烷偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷；增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；可降解树脂为聚丁二酸丁二酯；玻璃纤维的直径为15微米；步骤3中升温速度为8℃/min，硫化的压力为15MPa。实施例3一种掺杂绒状竹原纤维的可降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，以重量份计，取绒状竹原纤维37份、甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯8份、蔗糖6份、酚醛树脂3份、水85份、硅烷偶联剂9份混合，在70℃下反应，得到改性物；步骤2，以重量份计，将氮化硅5份、二硫化钼3份、玻璃纤维3份、重质碳酸钙2份、增塑剂5份、二氧化双环戊二烯3份、硼酸正丁酯4份、二苯基硅二醇3份加至步骤1所得改性物中，通入CO2，在70℃条件下真空脱水2h，得到反应物；步骤3，将步骤2所得反应物升温至115℃，在搅拌条件下加入以重量份计可降解树脂75份、丙烯腈7份、阳离子聚丙烯酰胺2份、草酸钙4份，升温至190℃后保温3h，降温至130℃后硫化8h，即得。其中，硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷；增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；可降解树脂为热塑性淀粉；玻璃纤维的直径为15微米；步骤3中升温速度为10℃/min，硫化的压力为10MPa。实施例4一种掺杂绒状竹原纤维的可降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，以重量份计，取绒状竹原纤维40份、甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯12份、蔗糖7份、酚醛树脂5份、水90份、硅烷偶联剂10份混合，在80℃下反应，得到改性物；步骤2，以重量份计，将氮化硅6份、二硫化钼4份、玻璃纤维5份、重质碳酸钙3份、增塑剂6份、二氧化双环戊二4份、硼酸正丁酯5份、二苯基硅二醇5份加至步骤1所得改性物中，通入CO2，在80℃条件下真空脱水1h，得到反应物；步骤3，将步骤2所得反应物升温至130℃，在搅拌条件下加入以重量份计可降解树脂80份、丙烯腈9份、阳离子聚丙烯酰胺4份、草酸钙5份，升温至200℃后保温2h，降温至150℃后硫化1h，即得。其中，硅烷偶联剂为3-氨丙基三甲氧基硅烷；增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯；可降解树脂为3-聚羟基丁酸；玻璃纤维的直径为15微米；步骤3中升温速度为10℃/min，硫化的压力为10MPa。实施例5本实施例与实施例3的区别在于：步骤2中还需要加入以重量份计壳聚糖0.5～1.2份。一种掺杂绒状竹原纤维的可降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，以重量份计，取绒状竹原纤维37份、甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯8份、蔗糖6份、酚醛树脂3份、水85份、硅烷偶联剂9份混合，在70℃下反应，得到改性物；步骤2，以重量份计，将氮化硅5份、二硫化钼3份、玻璃纤维3份、重质碳酸钙2份、增塑剂5份、二氧化双环戊二烯3份、硼酸正丁酯4份、二苯基硅二醇3份、壳聚糖0.5份加至步骤1所得改性物中，通入CO2，在70℃条件下真空脱水2h，得到反应物；步骤3，将步骤2所得反应物升温至115℃，在搅拌条件下加入以重量份计可降解树脂75份、丙烯腈7份、阳离子聚丙烯酰胺2份、草酸钙4份，升温至190℃后保温3h，降温至130℃后硫化8h，即得。其中，硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷；增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；可降解树脂为热塑性淀粉；玻璃纤维的直径为15微米；步骤3中升温速度为10℃/min，硫化的压力为10MPa。实施例6本实施例与实施例5的区别在于：步骤3中还需要加入以重量份计大豆油0.1～0.6份。一种掺杂绒状竹原纤维的可降解复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，以重量份计，取绒状竹原纤维37份、甲基丙烯酸2-异氰酸基乙酯8份、蔗糖6份、酚醛树脂3份、水85份、硅烷偶联剂9份混合，在70℃下反应，得到改性物；步骤2，以重量份计，将氮化硅5份、二硫化钼3份、玻璃纤维3份、重质碳酸钙2份、增塑剂5份、二氧化双环戊二烯3份、硼酸正丁酯4份、二苯基硅二醇3份、壳聚糖0.5份加至步骤1所得改性物中，通入CO2，在70℃条件下真空脱水2h，得到反应物；步骤3，将步骤2所得反应物升温至115℃，在搅拌条件下加入以重量份计可降解树脂75份、丙烯腈7份、阳离子聚丙烯酰胺2份、草酸钙4份、大豆油0.1份，升温至190℃后保温3h，降温至130℃后硫化8h，即得。其中，硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷；增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；可降解树脂为热塑性淀粉；玻璃纤维的直径为15微米；步骤3中升温速度为10℃/min，硫化的压力为10MPa。将上述实施例1至6所得材料进行性能测试，结果如下：拉伸强度/MPa拉伸模量/MPa弯曲强度/MPa弯曲模量/MPa吸水率/%失重率/%实施例187.451243.58147.7412152.085.026.24实施例288.911198.14135.5811169.354.966.37实施例390.151210.45143.1511127.724.896.05实施例486.991205.89140.8510171.575.046.15实施例5107.251478.69167.8914247.634.975.78实施例6105.481453.25165.1511754.434.634.29由上表可知，本发明提供的复合材料拉伸强度在86.99MPa、拉伸模量达1198.14MPa、弯曲强度在135.58MPa，弯曲模量为10171.57MPa，在23℃水中浸泡1个月的吸水率为5.04%，室温放置1个月后的失重率在6.37%，具有优异的拉伸性能、弯曲性能和降解性能。从实施5例中可以看出，壳聚糖的加入可以提高了可降解树脂与纤维的界面结合力，使得复合材料的拉伸性能和弯曲性能得到提高；在实施例6中，大豆油的加入可以在可降解树脂表面形成薄膜，从而降低复合材料的吸水率和失重率，提高材料的抗老化性能和降解性能。