本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种UPE复合材料的制备方法。
背景技术：
等离子体处理是在真空压力为1Pa～100Pa条件下形成带电气体放电的过程。在真空的条件下，气体受到电场的作用，自由电子会加速运动，当电子动能达到足够大的情况下会产生电离和裂变反应，材料的等离子表面处理通过不同气体（O2、N2、He）的低压射频放电使材料表面变粗糙，并引入活性基团。目前纤维表面处理的方法主要有化学方法和物理方法，等离子体处理方法使材料惰性表面活化，从减少环境污染、降低成本、节约能源方面考虑，等离子体处理纤维具有显著的优越性。
植物纤维是自然环境中大量存在的天然高分子材料，每年新增的纤维素总量多达千亿吨。近年来人们越来越多地关注到天然植物纤维作为增强体的复合材料的优势，以其为增强体的热固性材料也广泛应用在国防、航空、车辆制造、建筑和电器工业等。天然植物纤维作为增强体，已被广泛应用于复合材料领域，主要用来制备环境友好型生物质复合材料。然而，以竹原纤维/PET废纤混杂体系制备复合材料，由于PET熔融温度太高，在此温度下，竹原纤维易发生降解作用，致使纤维强度明显下降，从而严重影响复合材料的力学性能，因此，无法采用共混挤出的热塑性复合材料加工工艺。
技术实现要素：
本发明旨在解决上述问题，提供一种UPE复合材料的制备方法。
本发明的技术方案为：
一种UPE复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）从烘箱中取出干燥后的PET 纤维毡和竹原纤维毡均匀分散在等离子体处理腔内；开启真空泵，待处理腔内真空度降至7.0Pa 后打开气体阀，通入氧气，调节其流量为1.0～2.0L/min；
（2）待流量及真空度稳定后，以30～70W 功率对竹原纤维进行处理3min，结束后关闭等离子体并取出PET 废纤和竹原纤维，即得改性PET 废纤和改性竹原纤维；
（3）称取100g的UPE、1g的苯乙烯、0.5g的环烷酸钴和3g 的MEKP，混合后用玻棒搅匀1min 备用；改性PET 废纤和改性竹原纤维错开叠加排布成纤维板坯，其中纤维板坯的上下表面为PET 纤维毡；
（4）把不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂混合物均匀涂敷在竹原纤维毡和PET 纤维毡的叠合面，将2～4 层涂有树脂混合物的纤维毡叠合排布成纤维板坯，然后移至钢模中，于室温下压力为6MPa 冷压5min，使树脂充分渗透入纤维板坯中；
（5）然后热压机热压30min；热压完成后模具室温保压，使模具自然冷却至室温，完成制备。
本发明所述的UPE复合材料的制备方法，所述PET 纤维毡和竹原纤维毡的干燥温度为100℃～150℃。
本发明所述的UPE复合材料的制备方法，所述热压机的热压温度为80℃～100℃。
本发明所述的UPE复合材料的制备方法，所述室温保压时间为60～120min。
本发明的技术效果在于：
本发明所述的方法竹原纤维和PET 废纤经等离子体改性处理后提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量。当处理条件为3min-30W 时，复合材料的力学性能最好，复合材料表面的含氧官能团和含氮官能团增加。
具体实施方式
实施例1
一种UPE复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）从烘箱中取出干燥后的PET 纤维毡和竹原纤维毡均匀分散在等离子体处理腔内；开启真空泵，待处理腔内真空度降至7.0Pa 后打开气体阀，通入氧气，调节其流量为1.0/min；
（2）待流量及真空度稳定后，以30W 功率对竹原纤维进行处理3min，结束后关闭等离子体并取出PET 废纤和竹原纤维，即得改性PET 废纤和改性竹原纤维；
（3）称取100g的UPE、1g的苯乙烯、0.5g的环烷酸钴和3g 的MEKP，混合后用玻棒搅匀1min 备用；改性PET 废纤和改性竹原纤维错开叠加排布成纤维板坯，其中纤维板坯的上下表面为PET 纤维毡；
（4）把不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂混合物均匀涂敷在竹原纤维毡和PET 纤维毡的叠合面，将2～4 层涂有树脂混合物的纤维毡叠合排布成纤维板坯，然后移至钢模中，于室温下压力为6MPa 冷压5min，使树脂充分渗透入纤维板坯中；
（5）然后热压机热压30min；热压完成后模具室温保压，使模具自然冷却至室温，完成制备。
本发明所述的UPE复合材料的制备方法，所述PET 纤维毡和竹原纤维毡的干燥温度为100℃。
本发明所述的UPE复合材料的制备方法，所述热压机的热压温度为80℃。
本发明所述的UPE复合材料的制备方法，所述室温保压时间为60min。
纤维经等离子体改性处理后，复合材料拉伸性能较好。未处理复合材料的拉伸强度为38.52MPa，处理功率为30W 时，复合材料的拉伸强度达最大值（44.88MPa），比对照提高了16.51%；处理功率高于30W 时，复合材料拉伸强度呈下降趋势：当处理功率为50W 时，复合材料的拉伸强度为43.89MPa，提高13.94%；处理功率为70W 时，复合材料的拉伸强度为40.54MPa，复合材料拉伸强度较30W、50W 处理的反而下降。
复合材料弯曲强度随等离子体处理功率的提高呈现先升后降的趋势，但是差异不显著。未处理复合材料弯曲强度为79.86MPa，处理功率为30W 时，复合材料的弯曲强度为89.32MPa，与对照相比，提高11.85%；当处理功率为50W 时，复合材料的弯曲强度达到最大值（90.61MPa），比对照提高了13.46%；提高处理功率至70W 时，复合材料的弯曲强度为87.59MPa，与对照相比提高了9.68%。
未处理复合材料的弯曲模量为2957.01MPa，处理功率为30W 时，复合材料的弯曲模量达到最大值（3528.69MPa），与对照相比，提高19.33%；当处理功率为50W、70W 时，复合材料的弯曲模量较未处理复合材料有所提高，弯曲模量分别分别提高了14.06%、13.52%。
实施例2
一种UPE复合材料的制备方法，包括如下步骤：（1）从烘箱中取出干燥后的PET 纤维毡和竹原纤维毡均匀分散在等离子体处理腔内；开启真空泵，待处理腔内真空度降至7.0Pa 后打开气体阀，通入氧气，调节其流量为2.0L/min；（2）待流量及真空度稳定后，以70W 功率对竹原纤维进行处理3min，结束后关闭等离子体并取出PET 废纤和竹原纤维，即得改性PET 废纤和改性竹原纤维；（3）称取100g的UPE、1g的苯乙烯、0.5g的环烷酸钴和3g 的MEKP，混合后用玻棒搅匀1min 备用；改性PET 废纤和改性竹原纤维错开叠加排布成纤维板坯，其中纤维板坯的上下表面为PET 纤维毡；（4）把不饱和聚酯树脂、交联剂、促进剂和引发剂混合物均匀涂敷在竹原纤维毡和PET 纤维毡的叠合面，将2～4 层涂有树脂混合物的纤维毡叠合排布成纤维板坯，然后移至钢模中，于室温下压力为6MPa 冷压5min，使树脂充分渗透入纤维板坯中；（5）然后热压机热压30min；热压完成后模具室温保压，使模具自然冷却至室温，完成制备。
本发明所述的UPE复合材料的制备方法，所述PET 纤维毡和竹原纤维毡的干燥温度为150℃。
所述热压机的热压温度为100℃。所述室温保压时间为120min。竹原纤维和PET 废纤经不同功率的等离子体改性处理后，复合材料的拉伸、弯曲强度和弯曲模量都有得到提高，主要是由于纤维和树脂基体之间形成的交联反应所致。这是由于采用等离子体处理PET 废纤，等离子体中的活性粒子在处理过程中轰击PET 纤维毡的表面，增加了PET 纤维毡表面的粗糙度，改变了PET废纤表面形态，纤维表面的大分子链发生断链形成活性自由基，能与竹原纤维中的极性官能团发生反应，使PET 废纤和竹原纤维更好的交联；采用等离子体处理竹原纤维，会使竹原纤维表面葡萄糖苷键断裂生成大分子自由基；存在于PET废纤和竹原纤维表面的自由基均可与不饱和聚酯树脂中的不饱和键发生交联反应，提升了纤维与树脂的界面结合强度，因此改善复合材料的力学性能。但当等离子体处理功率过大时，等离子体中的活性粒子使纤维中大分子链发生断链、降解等作用，破坏了纤维表面的结晶区，导致结晶度下降，使纤维强度降低，致使复合材料的力学性能反而下降，此结果与复合材料力学性能一致。
竹原纤维具有强亲水性，PET 纤维具有很强的化学惰性，而UPE 树脂为不具备极性的疏水材料，当亲水性的植物纤维与憎水性的PET 纤维直接应用于UPE树脂中时，纤维与基体之间的相容性不好，界面结合强度较差，致使复合材料力学性能不高，无法实现复合材料各自组分的优越性。采用等离子体处理纤维表面，可达到改善纤维与树脂基体间界面结合的目的。等离子体处理PET 废纤，改变PET 表面形态且纤维表面大分子链发生断链形成活性自由基；经等离子体处理的竹原纤维的表面葡萄糖苷键断裂生成大分子自由基，存在于PET 废纤和竹原纤维表面的自由基均可与树脂中的不饱和键发生交联反应，改善纤维与树脂的界面相容性，提高复合材料的综合性能。