本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种纤维增强生物质材料及其制备方法。
背景技术
目前市面上常见的主要是天然木材和全塑料材料，还有一部分为生物质复合材料。天然木材的限伐因环境保护的要求而越来越严格，同时由于人工采集和加工，使得其规模化产业水平不高且价格较贵，此外天然木材易霉变，不适于湿热环境下的户外使用，后续的“喷漆”防腐处理亦造成不环保。而全塑料材料避免了上述不足，其优点是耐水防腐，可批量生产，价格适中；但是塑料材料的质感生硬、易日光老化，不环保等问题仍然突出。因此，生物质复合材料是综合了天然木材和全塑料材料优点的替代材料，具有质感舒适、防水耐腐、可回收环保的特点，是目前市面上较为高档的常用材料。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供了一种具有较好耐腐蚀性、耐候性、强度和韧性的纤维增强生物质材料及其制备方法，。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种纤维增强生物质材料，由以下重量份的原料制备而成：
生物质基料10～60份；有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂5～7份；纤维5～15份；弹性硅丙乳液3～6份；纳米硅酸锂5～10份；纳米碳酸钙1～3份；全烷基丙烯酸酯共聚乳液1～3份；辛基酚醛增粘树脂3～5份；氧化镁5～10份；氧化锌5～10份；红外反射二氧化钛0.5～2.5份；光稳定剂0.2～1.0份；助剂1～10份。
优选地，由以下重量份的原料制备而成：
生物质基料10份；有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂5份；纤维5份；弹性硅丙乳液3份；纳米硅酸锂5份；纳米碳酸钙1份；全烷基丙烯酸酯共聚乳液1份；辛基酚醛增粘树脂3份；氧化镁5份；氧化锌5份；红外反射二氧化钛0.5份；光稳定剂0.2份；助剂1份。
优选地，由以下重量份的原料制备而成：
生物质基料60份；有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂7份；纤维15份；弹性硅丙乳液6份；纳米硅酸锂10份；纳米碳酸钙3份；全烷基丙烯酸酯共聚乳液3份；辛基酚醛增粘树脂5份；氧化镁10份；氧化锌10份；红外反射二氧化钛2.5份；光稳定剂1.0份；助剂10份。
优选地，由以下重量份的原料制备而成：
生物质基料35份；有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂6份；纤维10份；弹性硅丙乳液4.5份；纳米硅酸锂7.5份；纳米碳酸钙2份；全烷基丙烯酸酯共聚乳液2份；辛基酚醛增粘树脂4份；氧化镁7.5份；氧化锌7.5份；红外反射二氧化钛1.5份；光稳定剂0.6份；助剂5.5份。
优选地，所述纤维由高强仿钢丝纤维、石墨烯改性的玻璃纤维、聚丙乙烯纤维按质量比1:3:5混合所得。
优选地，所述光稳定剂为水杨酸酯、二苯甲酮、三嗪类、苯并三唑类的uv吸收剂以及受阻胺类自由基捕捉剂中的一种或多种混合物。
优选地，所述助剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸镁、硬脂酸钙中的多种混合物。
优选地，所述生物质基料为秸秆、竹粉、木粉中的一种。
本发明还提供了上述一种纤维增强生物质材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
s1、按上述的配方称取各组分；
s2、将称取的生物质基料、有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂、纤维、弹性硅丙乳液、纳米硅酸锂、纳米碳酸钙、全烷基丙烯酸酯共聚乳液、辛基酚醛增粘树脂、氧化镁、氧化锌、红外反射二氧化钛、光稳定剂和助剂在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中共混造粒，螺杆挤出机转速为600～900rpm，压力为2～3mpa，经过熔融挤出，造粒即得到产品；所述的双螺杆挤出机的螺杆组合中引入拉伸流元件。
本发明具有以下有益效果：
通过高强仿钢丝纤维、石墨烯改性的玻璃纤维、聚丙乙烯纤维依靠无数条纤维形成的网状结构以及纳米硅酸锂具与纳米碳酸钙配合建立一个新的网状结构作为材料的支撑体系，大大提高了材料的韧性；弹性硅丙乳液一方面可以填充材料内部的间隙，提高其抗渗性，另一方面其本身具备的高韧性赋予了材料较强的耐机械力性能；全烷基丙烯酸酯共聚乳液的添加一方面可以改善材料的机械力性能，另一方面可以提高材料的耐腐蚀性能，从而使得材料具有较好的耐腐蚀性；采用红外反射钛白粉，可以大幅度反射太阳光的可见光和红外部分能量，加之导热填料的热释放的协同贡献，可以使较大幅度地降低白色asa树脂制品的表面温度，从而大大提高材料本身的耐候性。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中所使用的纤维由高强仿钢丝纤维、石墨烯改性的玻璃纤维、聚丙乙烯纤维按质量比1:3:5混合所得。所述光稳定剂为水杨酸酯、二苯甲酮、三嗪类、苯并三唑类的uv吸收剂以及受阻胺类自由基捕捉剂中的一种或多种混合物。所述助剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、乙撑双硬脂酸酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸镁、硬脂酸钙中的多种混合物。
实施例1
一种纤维增强生物质材料，由以下重量份的原料制备而成：
秸秆10份；有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂5份；纤维5份；弹性硅丙乳液3份；纳米硅酸锂5份；纳米碳酸钙1份；全烷基丙烯酸酯共聚乳液1份；辛基酚醛增粘树脂3份；氧化镁5份；氧化锌5份；红外反射二氧化钛0.5份；光稳定剂0.2份；助剂1份。
采用本发明方法制备的生物质材料，经测试，拉伸强度达26.13mpa；弯曲强度为32.38mpa；弯曲模量为2700mpa；悬臂梁缺口冲击强度达28kj/m2，相比于天然木材和全塑料材料，综合性能提升明显，自然室外环境下可使用10年。
实施例2
一种纤维增强生物质材料，由以下重量份的原料制备而成：
竹粉60份；有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂7份；纤维15份；弹性硅丙乳液6份；纳米硅酸锂10份；纳米碳酸钙3份；全烷基丙烯酸酯共聚乳液3份；辛基酚醛增粘树脂5份；氧化镁10份；氧化锌10份；红外反射二氧化钛2.5份；光稳定剂1.0份；助剂10份。
采用本发明方法制备的生物质材料，经测试，拉伸强度达23.23mpa；弯曲强度为32.68mpa；弯曲模量为2700mpa；悬臂梁缺口冲击强度达32kj/m2，相比于天然木材和全塑料材料，综合性能提升明显，自然室外环境下可使用10年。
实施例3
一种纤维增强生物质材料，由以下重量份的原料制备而成：
木粉35份；有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂6份；纤维10份；弹性硅丙乳液4.5份；纳米硅酸锂7.5份；纳米碳酸钙2份；全烷基丙烯酸酯共聚乳液2份；辛基酚醛增粘树脂4份；氧化镁7.5份；氧化锌7.5份；红外反射二氧化钛1.5份；光稳定剂0.6份；助剂5.5份。
采用本发明方法制备的生物质材料，经测试，拉伸强度达29.53mpa；弯曲强度为36.68mpa；弯曲模量为2700mpa；悬臂梁缺口冲击强度达35kj/m2，相比于天然木材和全塑料材料，综合性能提升明显，自然室外环境下可使用10年。
本发明还提供了上述一种纤维增强生物质材料的制备方法，包括如下步骤：
s1、按实施例1-实施例3的配方称取各组分；
s2、将称取的生物质基料、有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂、纤维、弹性硅丙乳液、纳米硅酸锂、纳米碳酸钙、全烷基丙烯酸酯共聚乳液、辛基酚醛增粘树脂、氧化镁、氧化锌、红外反射二氧化钛、光稳定剂和助剂在高速混合机内搅拌充分混合后，经计量装置送入双螺杆挤出机中共混造粒，螺杆挤出机转速为600～900rpm，压力为2～3mpa，经过熔融挤出，造粒即得到产品；所述的双螺杆挤出机的螺杆组合中引入拉伸流元件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。