一種高強度高掛膠量復合結構纖維及其制備方法技術

一種高強度高掛膠量復合結構纖維及其制備方法，涉及復合材料制備領域。本發明專利技術包括：脲醛樹脂100～120份；羥甲基纖維素30～50份；木粉40～50份；交聯劑1～3.6份；聚乙烯100～120份；揮發性溶劑50～60份。本發明專利技術制備的高強度高掛膠量復合結構纖維耐水性和粘接強度高、掛膠量高。采用超高分子量聚乙烯可以增加材料的粘度和強度，將所得產物與改性脲醛樹脂在交聯劑中混合均勻，通過加入交聯劑可以提高復合結構纖維的機械強度、穩定性，耐熱性、阻燃性和耐溶劑性，同時提高復合材料的掛膠量；進一步利用凝膠噴絲法噴出一種膠凝狀纖維，拉伸纖維，使膠凝狀纖維凝聚成結晶狀纖維，獲得高強度高掛膠量復合結構纖維。

【技術實現步驟摘要】
一種高強度高掛膠量復合結構纖維及其制備方法
本專利技術涉及復合材料制備
，具體涉及一種高強度高掛膠量復合結構纖維及其制備方法。
技術介紹
脲醛樹脂又稱脲甲醛樹脂(UF)，固化后的脲醛樹脂顏色比酚醛樹脂淺，呈半透明狀，耐弱酸、弱堿，絕緣性能好，耐磨性極佳，價格便宜，它是膠粘劑中用量最大的品種。然而，遇強酸、強堿易分解，耐候性較差，初粘差、收縮大、脆性大、不耐水、易老化。聚乙烯，簡稱PE(Polyethylene)，聚乙烯是五大合成樹脂之一，是我國合成樹脂中產能最大、進口量最多的品種。聚乙烯主要分為線性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)三大類。聚乙烯耐腐蝕性，電絕緣性優良，可以氯化，輻照改性，可用玻璃纖維增強。超高分子量聚乙烯沖擊強度高，耐疲勞，耐磨。超高分子量聚乙烯適于制作減震，耐磨及傳動零件。目前，應用脲醛樹脂和聚乙烯制備高強度高掛膠量復合結構纖維的技術還未見報道。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種高強度高掛膠量復合結構纖維及其制備方法。本專利技術為解決技術問題所采用的技術方案如下：本專利技術的一種高強度高掛膠量復合結構纖維，按照重量份數計包括以下組份：脲醛樹脂100～120份；羥甲基纖維素30～50份；木粉40～50份；交聯劑1～3.6份；聚乙烯100～120份；揮發性溶劑50～60份。作為優選的實施方式，本專利技術的一種高強度高掛膠量復合結構纖維，按照重量份數計包括以下組份：脲醛樹脂110份；羥甲基纖維素40份；木粉45份；交聯劑2份；聚乙烯110份；揮發性溶劑55份。作為優選的實施方式，所述聚乙烯醇的型號為2488或2699。作為優選的實施方式，所述交聯劑選自二乙烯基苯、二異氰酸酯、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺中的一種或多種。作為優選的實施方式，所述聚乙烯為超高分子量聚乙烯，分子量100萬以上。作為優選的實施方式，所述揮發性溶劑選自甲醇、二氯甲烷、正庚烷、甲苯、正己烷、戊烷、苯、苯乙烯、丁基甲苯、乙烯基甲苯、三氯乙烯、二硫化碳、磷酸三鄰甲酚中的一種或多種。本專利技術的一種高強度高掛膠量復合結構纖維的制備方法，包括以下步驟：(1)向脲醛樹脂中加入羥甲基纖維素，反應1～2小時，再向其中加入木粉，反應1～1.5小時，獲得改性脲醛樹脂；(2)將聚乙烯溶解于揮發性溶劑中，反應溫度為130～136℃，反應時間為2～3小時，冷卻至室溫，去除溶劑，獲得膠凝狀物質；(3)將改性脲醛樹脂與膠凝狀物質在溫度為50～70℃的條件下混合均勻，然后加入交聯劑反應0.5～1小時，獲得高掛膠量復合材料；(4)將高掛膠量復合材料利用凝膠噴絲法噴出一種膠凝狀纖維，拉伸纖維，使膠凝狀纖維凝聚成結晶狀纖維，獲得高強度高掛膠量復合結構纖維。作為優選的實施方式，步驟(1)中，所述脲醛樹脂采用以下方法制備：按照甲醛與聚乙烯醇的質量比為500:(1～2)的比例，將甲醛與聚乙烯醇混合均勻；按照甲醛與尿素的質量比為5:3的比例向其中加入尿素，邊加入邊攪拌，開始升溫至70～100℃；保溫5～10h；保溫反應后，用氯化銨調節PH值至中性；成膠后，降溫至40～50℃，停止攪拌，獲得脲醛樹脂。作為優選的實施方式，步驟(2)中，將聚乙烯溶解于揮發性溶劑中，反應溫度為135℃，反應時間為2.5小時。作為優選的實施方式，步驟(3)中，將改性脲醛樹脂與膠凝狀物質在溫度為60℃的條件下混合均勻，然后加入交聯劑反應0.75小時。本專利技術的有益效果是：本專利技術利用甲醛、聚乙烯醇和尿素按照一定的反應比例和反應參數制備脲醛樹脂，然后加入羥甲基纖維素和木粉，在提高脲醛樹脂耐水性和強度的同時提高了整體復合結構纖維的耐水性和粘接強度。本專利技術中，將超高分子量聚乙烯溶解于揮發性溶劑中，采用超高分子量聚乙烯可以增加材料的粘度和強度，然后將所得產物與改性脲醛樹脂在交聯劑中混合均勻，通過加入交聯劑可以提高復合結構纖維的機械強度、穩定性，耐熱性、阻燃性和耐溶劑性，同時提高復合材料的掛膠量；進一步利用凝膠噴絲法噴出一種膠凝狀纖維，拉伸纖維，使膠凝狀纖維凝聚成結晶狀纖維，獲得高強度高掛膠量復合結構纖維。本專利技術的制備工藝簡單，操作方便，容易掌握，更易于實現規模化生產。具體實施方式以下結合實施例對本專利技術作進一步詳細說明。本專利技術的一種高強度高掛膠量復合結構纖維，按照重量份數計包括以下組份：脲醛樹脂100～120份；羥甲基纖維素30～50份；木粉40～50份；交聯劑1～3.6份；聚乙烯100～120份；揮發性溶劑50～60份。本專利技術的一種高強度高掛膠量復合結構纖維的制備方法，主要包括以下步驟：(1)首先向脲醛樹脂中加入羥甲基纖維素，反應1～2小時，然后再向其中加入木粉，反應1～1.5小時，獲得改性脲醛樹脂；(2)然后將聚乙烯溶解于揮發性溶劑中，反應溫度為130～136℃，反應2～3小時，冷卻至室溫，去除溶劑，獲得膠凝狀物質；(3)將改性脲醛樹脂與膠凝狀物質在溫度為50～70℃的條件下混合均勻，然后加入交聯劑反應0.5～1小時，反應期間不斷攪拌，獲得高掛膠量復合材料；(4)將高掛膠量復合材料利用凝膠噴絲法噴出一種膠凝狀纖維，拉伸纖維，使膠凝狀纖維凝聚成結晶狀纖維，獲得高強度高掛膠量復合結構纖維。其中，脲醛樹脂采用以下方法制備：按照甲醛與聚乙烯醇的質量比為500:(1～2)的比例，將甲醛與聚乙烯醇混合均勻；按照甲醛與尿素的質量比為5:3的比例向其中加入尿素，邊加入邊攪拌，開始升溫至70～100℃；保溫5～10h；保溫反應后，用氯化銨調節PH值至中性；成膠后，降溫至40～50℃，停止攪拌，獲得脲醛樹脂。其中，所加入的聚乙烯醇的型號為2488或2699。通過聚乙烯醇對脲醛樹脂進行改性，可改善脲醛樹脂的脆性，提高耐水性和粘接強度。由于制備的脲醛樹脂存在初粘性差的問題，因此采用羥甲基纖維素作為改性劑對脲醛樹脂進行改性，提高脲醛樹脂的初粘性、粘接強度和穩定性。所制備的脲醛樹脂還存在耐水性差的問題，因此采用木粉作為填料，提高脲醛樹脂的耐水性。其中，所采用的交聯劑選自二乙烯基苯、二異氰酸酯、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)中的一種或多種。加入交聯劑可以提高復合結構纖維的機械強度、穩定性，耐熱性、阻燃性、耐溶劑性等。本專利技術中所采用的聚乙烯為超高分子量聚乙烯，是分子量100萬以上的聚乙烯。熱變形溫度(0.46MPa)85℃，熔點130～136℃。一般情況下，分子越長，物質粘度越大，強度越高，因此采用超高分子量聚乙烯可以增加材料的粘度和強度。其中，所采用的揮發性溶劑選自甲醇、二氯甲烷、正庚烷、甲苯、正己烷、戊烷、苯、苯乙烯、丁基甲苯、乙烯基甲苯、三氯乙烯、二硫化碳、磷酸三鄰甲酚中的一種或多種。實施例1(1)按照甲醛與聚乙烯醇(2488)的質量比為500:1的比例，將甲醛與聚乙烯醇(2488)混合均勻；按照甲醛與尿素的質量比為5:3的比例向其中加入尿素，邊加入邊攪拌，開始升溫至85℃；保溫7.5h；保溫反應后，用氯化銨調節PH值至中性；成膠后，降溫至45℃，停止攪拌，獲得脲醛樹脂。(2)首先向110份脲醛樹脂中加入40份羥甲基纖維素，反應1.5小時，然后再向其中加入45份木粉，反應1.25小時，獲得改性脲醛樹脂；(3)然后將110份超高分子量聚乙烯溶解于55份甲苯中，反應溫度為135℃，反本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種高強度高掛膠量復合結構纖維，其特征在于，按照重量份數計包括以下組份：脲醛樹脂100～120份；羥甲基纖維素30～50份；木粉40～50份；交聯劑1～3.6份；聚乙烯100～120份；揮發性溶劑50～60份。

【技術特征摘要】
1.一種高強度高掛膠量復合結構纖維，其特征在于，按照重量份數計包括以下組份：脲醛樹脂100～120份；羥甲基纖維素30～50份；木粉40～50份；交聯劑1～3.6份；聚乙烯100～120份；揮發性溶劑50～60份。2.根據權利要求1所述的一種高強度高掛膠量復合結構纖維，其特征在于，按照重量份數計包括以下組份：脲醛樹脂110份；羥甲基纖維素40份；木粉45份；交聯劑2份；聚乙烯110份；揮發性溶劑55份。3.根據權利要求1所述的一種高強度高掛膠量復合結構纖維，其特征在于，所述聚乙烯醇的型號為2488或2699。4.根據權利要求1所述的一種高強度高掛膠量復合結構纖維，其特征在于，所述交聯劑選自二乙烯基苯、二異氰酸酯、N,N-亞甲基雙丙烯酰胺中的一種或多種。5.根據權利要求1所述的一種高強度高掛膠量復合結構纖維，其特征在于，所述聚乙烯為超高分子量聚乙烯，分子量100萬以上。6.根據權利要求1所述的一種高強度高掛膠量復合結構纖維，其特征在于，所述揮發性溶劑選自甲醇、二氯甲烷、正庚烷、甲苯、正己烷、戊烷、苯、苯乙烯、丁基甲苯、乙烯基甲苯、三氯乙烯、二硫化碳、磷酸三鄰甲酚中的一種或多種。7.制備權利要求1至6中任意一項所述的一種高強度高掛膠量復合結構纖維的方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)向脲醛樹脂中加入...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王永霞，田雨濛，王杰，郇彥，
申請(專利權)人：長春安旨科技有限公司，
類型：發明
國別省市：吉林,22