改性羊毛纤维、制备方法、复合水性树脂及其制备方法

本发明属于水性树脂复合材料，具体涉及改性羊毛纤维、制备方法、复合水性树脂及其制备方法。

背景技术：

1、水性树脂透水气性较差，且受光照易黄变、降解，导致其力学性能和热稳定性下降，故其应用受到限制。为了改善水性树脂力学性能、热稳定性、透水气性，可在其中添加不同的功能填料，制得复合材料。例如石墨烯、碳纳米管、蒙脱土、高岭土、纳米二氧化、纤维素、木质素和多巴胺等，上述填料可提高水性树脂的力学性能和热稳定性。然而，受开发成本、制备工艺及产品性能等因素的限制，要想同时提高复合材料的上述性能仍极具挑战。

2、羊毛是一种结构独特、具有良好生物相容性和生物活性的高附加值天然纤维，其出色的弹性、吸湿性与低导热性，以及有较好的绝缘能力、与染料亲和力，无毒亲肤，不会产生塑料颗粒污染，作为蛋白质纤维的代表，羊毛在纺织服装行业得以广泛应用。

3、尚未有报道将羊毛纤维用于增强水性树脂的力学性能、透水气性和阻燃性能。由于羊毛纤维在丝光工艺前，其外层表面具有致密光滑的鳞片层，这会导致纤维与水性树脂界面作用较弱，力学性能较差。

4、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明旨在解决以上至少一个技术问题，提出了改性羊毛纤维、制备方法、复合水性树脂及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发提供了以下技术方案。

3、本发明提供的第一个技术方案为，改性羊毛纤维的制备方法，利用次氯酸钠和臭氧在ph 4.5-5.5下同时对经过预处理的羊毛纤维进行表面刻蚀10-100min后，进行洗涤、干燥。

4、优选的，所述预处理为将羊毛纤维粉碎为20-200目。

5、优选的，所述次氯酸钠的浓度为0.2-4g/l。

6、本发明提供的第二个技术方案为，组合改性羊毛纤维的制备方法，在第一个技术方案改性羊毛纤维的制备方法后，加入钛酸酯偶联剂溶液，在室温下反应1-2h后，水洗干燥。

7、优选的，所述钛酸酯偶联剂的用量为羊毛纤维质量的0.3%-3%。

8、优选的，所述钛酸酯偶联剂包含四异丙基二（二辛基亚磷酸酰氧基）钛酸酯，乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物溶液，螯合100型钛酸酯偶联剂。

9、本发明提供的第三个技术方案为，根据第一个技术方案得到的改性羊毛纤维。

10、本发明提供的第四个技术方案为，根据第二个技术方案得到的组合改性羊毛纤维。

11、本发明提供的第五个技术方案为，复合水性树脂，包含第三个技术方案的改性羊毛纤维和水性树脂；所述改性羊毛纤维与水性树脂的质量比为1:1-1:20；所述水性树脂包含水性聚氨酯树脂、水性聚酯树脂、有机硅树脂和水性丙烯酸树脂的任意一种或多种。

12、本发明提供的第六个技术方案为，第五个技术方案中复合水性树脂的制备方法，将改性羊毛纤维与水性树脂共混后在常温下以200-800 r/min的速率搅拌10-30min后，烘干。

13、优选的，所述烘干的温度为90℃-103℃。

14、本发明提供的第七个技术方案为，复合水性树脂，包含第四个技术方案的组合改性羊毛纤维和水性树脂；所述改性羊毛纤维与水性树脂的质量比为1:1-1:20；所述水性树脂包含水性聚氨酯树脂、水性聚酯树脂、有机硅树脂和水性丙烯酸树脂的任意一种或多种。

15、本发明提供的第八个技术方案为，第七个技术方案中复合水性树脂的制备方法，改性羊毛纤维与水性树脂共混后在常温下以200-800 r/min的速率搅拌10-30min后，烘干。

16、优选的，所述烘干的温度为90℃-103℃。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

18、本发明通过采用次氯酸钠和臭氧对羊毛纤维进行表面刻蚀，实现物理改性，能够增加羊毛表面粗糙度，进而后续与水性树脂复合时，能够与水性树脂表面产生机械互锁，提升水性树脂力学性能。

19、本发明在物理改性后的羊毛纤维基础上采用钛酸酯偶联剂进行表面改性，提高羊毛纤维表面的化学活性改善羊毛纤维在在树脂中的分散性，增强羊毛纤维与水性树脂的界面相容性。

20、本发明将经过表面刻蚀物理改性的羊毛纤维与水性树脂复合后，能够实现羊毛纤维表面与水性树脂界面物理机械互锁，提升水性树脂的力学性能、透水气性和阻燃性能。

21、本发明将经过表面刻蚀物理改性和钛酸酯偶联剂处理的组合改性羊毛纤维与水性树脂复合后，通过纤维与水性树脂界面物理机械互锁和共价键协同作用，进一步提升水性树脂的力学性能、透水气性和阻燃性能。

技术特征：

1.改性羊毛纤维的制备方法，其特征在于，利用次氯酸钠和臭氧在ph 4.5-5.5下同时对经过预处理的羊毛纤维进行表面刻蚀10-100min后，进行洗涤、干燥。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述次氯酸钠的浓度为0.2-4g/l。

3.组合改性羊毛纤维的制备方法，其特征在于，在权利要求1所述改性羊毛纤维的制备方法后，加入钛酸酯偶联剂溶液，在室温下反应1-2h后，水洗干燥。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在，钛酸酯偶联剂的用量为羊毛纤维质量的0.3%-3%。

5.采用如权利要求1或2所述制备方法得到的改性羊毛纤维。

6.采用如权利要求3或4所述制备方法得到的组合改性羊毛纤维。

7.复合水性树脂，其特征在于，包含权利要求5所述的改性羊毛纤维和水性树脂，所述改性羊毛纤维与水性树脂的质量比为1:1-1:20；

8.如权利要求7所述复合水性树脂的制备方法，其特征在于，将改性羊毛纤维与水性树脂共混后在常温下以200-800 r/min的速率搅拌10-30min后，烘干。

9.复合水性树脂，其特征在于，包含权利要求6所述的组合改性羊毛纤维和水性树脂，所述改性羊毛纤维与水性树脂的质量比为1:1-1:20；

10.如权利要求9所述复合水性树脂的制备方法，其特征在于，将组合改性羊毛纤维与水性树脂共混后在常温下以200-800 r/min的速率搅拌10-30min后，烘干。

技术总结本发明属于水性树脂复合材料技术领域，公开了改性羊毛纤维、制备方法、复合水性树脂及其制备方法。本发明改性羊毛纤维的制备方法包含利用次氯酸钠和臭氧在pH值为4.5‑5.5下同时对经过预处理的羊毛纤维进行表面刻蚀30min后，进行洗涤。本发明将经过表面刻蚀物理改性的羊毛纤维与水性树脂复合后，能够实现羊毛纤维表面与水性树脂界面物理机械互锁，提升水性树脂的力学性能、透水气性和阻燃性能。技术研发人员：周建飞,李双洋,董贺翔,罗恒祎受保护的技术使用者：四川大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16