本发明涉及密胺树脂材料技术领域，尤其涉及一种增强增韧的植物纤维-密胺树脂复合材料及其制备方法。
背景技术：
密胺树脂，又称三聚氰胺甲醛树脂，是三聚氰胺与甲醛反应所得到的聚合物，其在加工成型时发生交联反应，最后形成具有三维网状结构的高聚物。密胺树脂不仅色彩丰富、外观酷似瓷器，而且，具有透明、无毒无味，机械强度高、耐磕碰，耐化学性能好、耐腐蚀、耐高温、耐低温、耐沸水等优良的特点，通常与植物纤维填充料进行共混加工，利用植物纤维的高强度，以及密胺树脂本身的粘结性，获得具有良好力学性能的植物纤维-密胺树脂复合材料，广泛应用于餐厨具的制造领域。但是，由于三聚氰胺的交联点过多，导致密胺树脂的脆性较大，使制得的植物纤维-密胺树脂复合材料仍然存在韧性不足的缺陷，其表面容易发生开裂，严重影响了材料的使用寿命。因此，如何提高植物纤维-密胺树脂复合材料的强韧性，成为目前研究的热点问题。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种增强增韧的植物纤维-密胺树脂复合材料及其制备方法。
本发明提出的一种增强增韧的植物纤维-密胺树脂复合材料，包括下述重量份的原料：
三聚氰胺甲醛树脂50-60份、改性植物纤维35-45份、矿物填料1-3份、固化剂0.05-0.1份、润滑剂0.5-1份。
优选地，所述改性植物纤维的制备方法包括以下步骤：
s1、将植物纤维加入高碘酸钠溶液中搅拌反应，得到醛基化植物纤维；
s2、将步骤s1所述醛基化植物纤维浸渍于表面改性液中进行浸渍处理，取出后干燥，即得，所述表面改性液由羧基丁苯胶乳、羧基化纳米纤维素和水混合得到。
优选地，所述步骤s1中，反应温度为30-60℃、ph为3.5-5.5，反应时间为6-10h；所述植物纤维与高碘酸钠溶液的重量比为(1-2)：100；所述高碘酸钠溶液的浓度为0.04-0.06mol/l。
优选地，所述植物纤维为木纤维、竹纤维、麻纤维、棉纤维中的一种或者几种的混合。
优选地，所述植物纤维为100-400目。
优选地，所述表面改性液中，羧基丁苯胶乳、羧基化纳米纤维素和水的重量比为(50-100)：(1-3)：100。
优选地，所述羧基丁苯胶乳的固含量为50-55％；所述羧基化纳米纤维素的平均粒径为100-200nm。
优选地，所述羧基化纳米纤维素的制备方法为：
将棉浆纤维在质量分数为60-65％的硫酸溶液中于50-60℃加热水解1-2h，其中棉浆纤维与硫酸溶液的重量比为1：(10-15)，冷却后用去离子水将悬浮液稀释至8-10倍以终止反应，然后进行离心、洗涤，置于透析袋中透析至ph保持不变，最后取出，冷冻干燥，即得。
优选地，所述步骤s2中，浸渍温度为25-45℃、浸渍时间为2-4h；干燥温度为50-70℃，干燥时间为0.5-1h。
优选地，所述三聚氰胺甲醛树脂的制备方法为：
将100-120重量份浓度为37％的甲醛溶液加入反应器中，用naoh溶液将ph调至9.3-9.5，然后升温至35℃搅拌0.5-1h直至ph稳定，再加入30-40重量份的三聚氰胺于90-95℃反应2-3h，即得。
优选地，所述矿物填料为滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母粉、石英粉中的一种或者几种的混合。
优选地，所述固化剂为氨基磺酸胺或者硫酸乙醇胺。
优选地，所述润滑剂为脂肪酸类润滑剂、脂肪族酰胺类润滑剂或者酯类润滑剂。
一种所述的增强增韧的植物纤维-密胺树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按重量称取原料，将三聚氰胺甲醛树脂、改性植物纤维、矿物填料、润滑剂混合搅拌均匀，然后干燥至含水量≤10％；
s2、将步骤s1得到的物料与固化剂混合后球磨5-12h，即得。
本发明的有益效果如下：
本发明通过将植物纤维用高碘酸钠进行氧化引入醛基，得到醛基化的植物纤维，再用羧基丁苯胶乳、羧基化纳米纤维素配制成表面改性液，对醛基化的植物纤维进行表面改性，形成一种很好的填充体系。其中，大量羧基、醛基等功能基团的引入，以及羧基化纳米纤维素在植物纤维表面的修饰，增强了三聚氰胺甲醛树脂分子链与植物纤维之间的交联、缠结作用，同时适当减少了三聚氰胺甲醛树脂内部的交联点，进而提高了材料的强韧性。本发明能够在材料中形成一种很好的填充体系，对三聚氰胺甲醛树脂起到大幅度的增强、增韧效果，使得到的植物纤维-密胺树脂复合材料具有优良的强韧性，不易开裂、破碎，从而有效改善了植物纤维-密胺树脂复合材料的耐用性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
以下实施例和对比例中，所用的原料制备方法如下：
三聚氰胺甲醛树脂的制备方法为：
将100重量份浓度为37％的甲醛溶液加入反应器中，用naoh溶液将ph调至9.3，然后升温至35℃搅拌0.5h直至ph稳定，再加入30重量份的三聚氰胺于90℃反应2h，即得。
羧基化纳米纤维素的制备方法为：
将棉浆纤维在质量分数为65％的硫酸溶液中于50℃加热水解1h，其中棉浆纤维与硫酸溶液的重量比为1：10，冷却后用去离子水将悬浮液稀释至8倍以终止反应，然后进行离心、洗涤，置于透析袋中透析至ph保持不变，最后取出，冷冻干燥，即得。
以下实施例和对比例中，所用的植物纤维为黄麻纤维。
实施例1
一种增强增韧的植物纤维-密胺树脂复合材料，包括下述重量份的原料：
三聚氰胺甲醛树脂50份、改性植物纤维35份、云母粉1份、氨基磺酸胺0.05份、季戊四醇硬脂酸酯0.5份。
其中，改性植物纤维的制备方法包括以下步骤：
s1、将100目的植物纤维加入浓度为0.04mol/l高碘酸钠溶液中，在30℃、ph为3.5的条件下搅拌反应6h，得到醛基化植物纤维，其中植物纤维与高碘酸钠溶液的重量比为1：100；
s2、将步骤s1所述醛基化植物纤维浸渍于表面改性液中，在25℃浸渍处理2h，取出后在50℃干燥0.5h，即得，其中表面改性液由固含量为50％的羧基丁苯胶乳、平均粒径为100-200nm的羧基化纳米纤维素和水按重量比50：1：100混合得到。
增强增韧的植物纤维-密胺树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按重量称取原料，将三聚氰胺甲醛树脂、改性植物纤维、云母粉、润滑剂混合搅拌均匀，然后干燥至含水量≤10％；
s2、将步骤s1得到的物料与固化剂混合后球磨5h，即得。
实施例2
一种增强增韧的植物纤维-密胺树脂复合材料，包括下述重量份的原料：
三聚氰胺甲醛树脂60份、改性植物纤维45份、云母粉3份、氨基磺酸胺0.1份、季戊四醇硬脂酸酯1份。
其中，改性植物纤维的制备方法包括以下步骤：
s1、将400目的植物纤维加入浓度为0.06mol/l高碘酸钠溶液中，在60℃、ph为5.5的条件下搅拌反应10h，得到醛基化植物纤维，其中植物纤维与高碘酸钠溶液的重量比为2：100；
s2、将步骤s1所述醛基化植物纤维浸渍于表面改性液中，在45℃浸渍处理4h，取出后在70℃干燥1h，即得，其中表面改性液由固含量为55％的羧基丁苯胶乳、平均粒径为100-200nm的羧基化纳米纤维素和水按重量比100：3：100混合得到。
增强增韧的植物纤维-密胺树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按重量称取原料，将三聚氰胺甲醛树脂、改性植物纤维、云母粉、润滑剂混合搅拌均匀，然后干燥至含水量≤10％；
s2、将步骤s1得到的物料与固化剂混合后球磨12h，即得。
实施例3
一种增强增韧的植物纤维-密胺树脂复合材料，包括下述重量份的原料：
三聚氰胺甲醛树脂55份、改性植物纤维40份、云母粉2份、氨基磺酸胺0.08份、季戊四醇硬脂酸酯0.6份。
其中，改性植物纤维的制备方法包括以下步骤：
s1、将200目的植物纤维加入浓度为0.05mol/l高碘酸钠溶液中，在50℃、ph为4的条件下搅拌反应8h，得到醛基化植物纤维，其中植物纤维与高碘酸钠溶液的重量比为1.5：100；
s2、将步骤s1所述醛基化植物纤维浸渍于表面改性液中，在30℃浸渍处理3h，取出后在60℃干燥0.6h，即得，其中表面改性液由固含量为55％的羧基丁苯胶乳、平均粒径为100-200nm的羧基化纳米纤维素和水按重量比60：2：100混合得到。
增强增韧的植物纤维-密胺树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按重量称取原料，将三聚氰胺甲醛树脂、改性植物纤维、云母粉、润滑剂混合搅拌均匀，然后干燥至含水量≤10％；
s2、将步骤s1得到的物料与固化剂混合后球磨8h，即得。
对比例1
一种植物纤维-密胺树脂复合材料，包括下述重量份的原料：
三聚氰胺甲醛树脂55份、植物纤维40份、云母粉2份、氨基磺酸胺0.08份、季戊四醇硬脂酸酯0.6份。
植物纤维-密胺树脂复合材料的制备方法包括以下步骤：
s1、按重量称取原料，将三聚氰胺甲醛树脂、植物纤维、云母粉、润滑剂混合搅拌均匀，然后干燥至含水量≤10％；
s2、将步骤s1得到的物料与固化剂混合后球磨8h，即得。
试验例
将实施例1-3以及对比例1制得的植物纤维-密胺树脂复合材料用平板模压机模压成型，其中模具温度为160℃，模压压力35mpa，时间100s，制备测试样条进行性能测试。力学性能采用万能材料试验机进行测试，测试标准为gb/t9341-2000和gb/t1043-1993，结果如表1所示：
表1各试样的性能测试结果
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。