CN109504031A - 一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料按重量百分比包括：三聚氰胺甲醛树脂30‑90％，纤维素粉5‑60％，固化剂0.01‑0.1％，无机填料0‑20％，表面改性剂1‑5％，二聚酸1‑20％。本发明公开了上述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，包括如下步骤：将原料进行搅拌，过筛，模压成型即得。本发明所得纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂强度增加，经2m高自由跌落测试，碎裂率显著降低。本发明公解决了现有技术中纤维素粉/三聚氰胺甲醛树脂模压制品存在脆性大，强度差，容易因跌落而脆裂、破碎的问题，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂及其制备方法。
背景技术
三聚氰胺甲醛树脂又称密胺树脂是由三聚氰胺和甲醛在合适介质中通过缩聚反应得到。该树脂广泛用于制造仿瓷餐具、电器等日用品。但是，三聚氰胺甲醛树脂具有脆性大、韧性差、受应力容易碎裂等缺点。纤维素类生物质粉料，如植物茎秆、作物秸秆粉、谷类皮壳粉、谷粉广泛应用于三聚氰胺甲醛树脂中，这种三聚氰胺甲醛树脂/纤维素粉复合材料通过高温模压制成产品。这种三聚氰胺甲醛树脂/纤维素粉模压制品的强度差，比密胺树脂更容易跌碎。为了增加强度，制品往往要做的很厚、笨重。
一般从密胺树脂的制备合成时加入增韧改性剂。中国专利2009年11月25日(公开号：CN101585953A)公开了一种三聚氰胺甲醛模塑料的制备方法，三聚氰胺和改性剂同时加入釜中反应得到三聚氰胺甲醛模塑料。其中改性剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、对甲苯磺酰胺、双氰胺和苯代三聚氰胺中的一种或几种的任意比混合物，改性后提高了模塑料的强度和韧性。
中国专利2016年11月16日(公开号：CN106117968A)公开了一种用于加工密胺餐具的氨基模塑料料粉及其制备方法，它是由密胺树脂模塑料、木质纤维、柠檬酸钠、钛白粉以及硬脂酸锌组成。
由于现有技术生产的三聚氰胺甲醛树脂仍然不同程度地存在脆性大、易掉块等问题，加上复合强度较差、成分复杂的生物质纤维素粉，所得三聚氰胺甲醛树脂/纤维素粉模压制品强度差、受力或跌落时易破碎。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂及其制备方法，增韧效果好，有效改善了强度差、受力或跌落时易破碎等缺点，而且工艺简单，成本低。
本发明提出的一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料按重量百分比包括：三聚氰胺甲醛树脂30-90％，纤维素粉5-60％，固化剂0.01-0.1％，无机填料0-20％，表面改性剂1-5％，二聚酸1-20％。
优选地，表面改性剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硅皖偶联剂中至少一种。
本发明通过加入表面改性剂，尤其是硬脂酸锌、硬脂酸钙、硅皖偶联剂，一方面可提高粒子的相容性，另一方面可避免不同粒子之间由于表面电荷不同产生的聚集现象。
优选地，纤维素粉为植物茎秆粉、谷粉、谷类皮壳粉中至少一种。
本发明以植物茎秆粉、谷粉、谷类皮壳粉这种天然可再生植物纤维为生产原料，纯天然、无污染、无任何毒害，植物茎秆粉、谷粉、谷类皮壳粉是废弃的农作物，以往的处理很是问题，长时间堆放导致周围环境又脏又乱，焚烧处理又会带来严重污染空气，产生大量二氧化碳、二氧化硫，还会埋下火灾的隐患，甚至破坏土壤结构。
植物茎秆粉、谷粉、谷类皮壳粉为地球上产量巨大的可再生性生物高分子材料，利用这些农作物废料资源，除具有安全环保外，更是对人体无害，可以取替传统材质如塑料、密胺等，以这种天然可再生植物纤维为生产原料，与传统材料相比较，更注重健康和环保理念，对人的身体无任何潜在影响和危害，这是一种环保的高效益生产方式，不仅实现农民的再次创收，为农民带来了客观的实际利益，还保护了大气、土壤的环境，更重要的，它避免了传统材料生产中产生的砍伐树木、化工污染等问题，丢弃后可自然环境下降解，减低了农业废料处理过程中对环境的污染，其可降解性还进一步消除了白色污染。
优选地，无机填料为氧化铝、碳酸钙、二氧化硅、蒙脱土中至少一种。
本发明加入的氧化铝、碳酸钙、二氧化硅、蒙脱土作为无机填料，可减弱大量添加纤维素粉造成的产品强度的消弱，可提高产品的强度。
本发明提出的上述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，将原料进行搅拌，过筛，模压成型即得。
上述原料均为固体粉末。
优选地，搅拌时间为10-30min，搅拌过程中温度为40-60℃。
优选地，过筛所用筛网为80目。
优选地，模压成型温度为140-180℃，模压成型压力为500-2000kN，模压成型时间为2-10min。
本发明以二聚酸为增韧剂，二聚酸可以与三聚氰胺甲醛树脂反应引入柔性链结构，增韧效果明显，可以显著改善三聚氰胺甲醛树脂制品的脆性，其中二聚酸作为传统化工产品，价格低；本发明与现有技术的三聚氰胺甲醛树脂相比，增韧剂在搅拌过程中添加，工艺简单。
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。
实施例1
一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料包括：三聚氰胺甲醛树脂88.9kg，纤维素粉5kg，固化剂0.1kg，表面改性剂5kg，二聚酸1kg。
实施例2
一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料包括：三聚氰胺甲醛树脂30.99kg，纤维素粉8kg，固化剂0.01kg，无机填料10kg，表面改性剂1kg，二聚酸10kg。
实施例3
一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料包括：三聚氰胺甲醛树脂30kg，植物茎秆28.98kg，固化剂0.02kg，蒙脱土20kg，硬脂酸锌1kg，二聚酸20kg。
实施例4
一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料包括：三聚氰胺甲醛树脂45kg，纤维素粉32.94kg，固化剂0.06kg，无机填料12kg，表面改性剂5kg，二聚酸5kg。
纤维素粉为谷粉、谷类皮壳粉。
无机填料为氧化铝、蒙脱土。
表面改性剂为硬脂酸锌、硅皖偶联剂。
上述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，包括如下步骤：将上述原料进行搅拌10min，搅拌过程中温度为60℃，过80目筛，140℃模压成型10min，模压成型压力为500-kN即得。
实施例5
一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料包括：三聚氰胺甲醛树脂35.97kg，纤维素粉60kg，固化剂0.03kg，无机填料1kg，表面改性剂1kg，二聚酸2kg。
纤维素粉包括植物茎秆粉、谷粉、谷类皮壳粉。
无机填料包括氧化铝、碳酸钙、二氧化硅、蒙脱土中。
表面改性剂包括硬脂酸锌、硬脂酸钙、硅皖偶联剂。
上述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，包括如下步骤：将上述原料进行搅拌30min，搅拌过程中温度为40℃，过80目筛，180℃模压成型2min，模压成型压力为1980kN即得。
实施例6
一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料包括：三聚氰胺甲醛树脂40kg，稻壳粉50kg，固化剂0.1kg，氧化铝5kg，硬脂酸锌2kg，二聚酸3kg。
上述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，包括如下步骤：将上述原料进行搅拌10min，搅拌过程中温度为60℃，过80目筛，150℃模压成型5min，模压成型压力为2000kN即得。
对比例1
一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料包括：三聚氰胺甲醛树脂40kg，稻壳粉50kg，固化剂0.1kg，氧化铝5kg，硬脂酸锌2kg。
上述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，包括如下步骤：将上述原料进行搅拌10min，搅拌过程中温度为60℃，过80目筛，150℃模压成型5min，模压成型压力为2000kN即得。
实施例7
一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料包括：三聚氰胺甲醛树脂40kg，竹纤维粉40kg，固化剂0.1kg，硬脂酸钙5kg，二聚酸15kg。
上述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，包括如下步骤：将上述原料进行搅拌20min，搅拌过程中温度为50℃，过80目筛，150℃模压成型5min，模压成型压力为2000kN即得。
对比例2
一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料包括：三聚氰胺甲醛树脂40kg，竹纤维粉40kg，固化剂0.1kg，硬脂酸钙5kg。
上述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，包括如下步骤：将上述原料进行搅拌20min，搅拌过程中温度为50℃，过80目筛，150℃模压成型5min，模压成型压力为2000kN即得。
实施例8
一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料包括：三聚氰胺甲醛树脂30kg，稻秸秆粉50kg，固化剂0.1kg，300目二氧化硅粉10kg，硅烷偶联剂KH-550 2kg，硬脂酸钙3kg，二聚酸5kg。
上述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，包括如下步骤：将上述原料进行搅拌20min，搅拌过程中温度为50℃，过80目筛，160℃模压成型2min，模压成型压力为2000kN即得。
对比例3
一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料包括：三聚氰胺甲醛树脂30kg，稻秸秆粉50kg，固化剂0.1kg，300目二氧化硅粉10kg，硅烷偶联剂KH-550 2kg，硬脂酸钙3kg。
上述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，包括如下步骤：将上述原料进行搅拌20min，搅拌过程中温度为50℃，过80目筛，160℃模压成型2min，模压成型压力为2000kN即得。
实施例9
一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料包括：三聚氰胺甲醛树脂40kg，玉米淀粉50kg，固化剂0.1kg，硬脂酸钙5kg，二聚酸5kg。
上述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，包括如下步骤：将上述原料进行搅拌20min，搅拌过程中温度为50℃，过80目筛，160℃模压成型2min，模压成型压力为2000kN即得。
对比例4
一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其原料包括：三聚氰胺甲醛树脂40kg，玉米淀粉40kg，固化剂0.1kg，硬脂酸钙5kg。
上述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，包括如下步骤：将上述原料进行搅拌20min，搅拌过程中温度为50℃，过80目筛，160℃模压成型2min，模压成型压力为2000kN即得。
将实施例6-9所得纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂和对比例所得纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂分别制成尺寸为5cm×20cm×0.5cm的试样，将该试样进行跌落测试，具体如下：将试样与地面平行放置，高度为2m，然后让其自由坠落，每组试样平行测试50次，统计跌落后出现损坏(裂纹或折断)的情况，其结果如下所示：
| 测试项目 | 测试结果 |
| 实施例6 | 1％ |
| 对比例1 | 35％ |
| 实施例7 | 2％ |
| 对比例2 | 38％ |
| 实施例8 | 4％ |
| 对比例3 | 46％ |
| 实施例9 | 1％ |
| 对比例4 | 32％ |
由上表可知：本发明通过采用二聚酸与三聚氰胺甲醛树脂反应引入柔性链结构，增韧效果明显，可以显著改善三聚氰胺甲醛树脂制品的脆性。
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。
Claims (8)
1.一种纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其特征在于，其原料按重量百分比包括：三聚氰胺甲醛树脂30-90％，纤维素粉5-60％，固化剂0.01-0.1％，无机填料0-20％，表面改性剂1-5％，二聚酸1-20％。
2.根据权利要求1所述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其特征在于，纤维素粉为植物茎秆粉、谷粉、谷类皮壳粉中至少一种。
3.根据权利要求1-2任一项所述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其特征在于，无机填料为氧化铝、碳酸钙、二氧化硅、蒙脱土中至少一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂，其特征在于，表面改性剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、硅皖偶联剂中至少一种。
5.一种如权利要求1-4任一项所述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将原料进行搅拌，过筛，模压成型即得。
6.根据权利要求5所述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，其特征在于，搅拌时间为10-30min，搅拌过程中温度为40-60℃。
7.根据权利要求5或6所述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，其特征在于，过筛所用筛网为80目。
8.根据权利要求5-7任一项所述纤维素/三聚氰胺甲醛复合树脂制备方法，其特征在于，模压成型温度为140-180℃，模压成型压力为500-2000kN，模压成型时间为2-10min。
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