[发明专利]一种亚麻纤维改性聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，具体涉及一种亚麻纤维改性聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

天然麻纤维可以部分替代玻璃纤维、碳纤维用来对聚丙烯进行增强改性。不同之处在于：玻璃纤维、碳纤维是人造制得，其制备方法复杂，且会对自然界产生污染；而天然麻纤维是一种绿色、环保的自然资源，是一种可持续利用的资源。

亚麻纤维是由具有高纤维含量的植物中经过多步而提取的，具有比强度高，多空隙隔音等优良效果。如对聚丙烯材料进行改性，则可提高聚丙烯材料的性能，但由于亚麻纤维具有不耐热、不耐剪切、纤维分散难等缺陷而导致复合材料的性能低，会让材料在挤出过程中分解，同时容易产生难闻的气味，这严重的限制了材料的应用范围。所以要提高复合材料的性能主要需要提高材料的耐热性，提高材料的耐剪切性，提高材料在基体里面的分散性。中国专利CN102229717B公开了一种稀土硅油改性麻纤维/聚丙烯或聚丙烯合金复合材料，此发明采用稀土硅油改善了麻纤维与聚丙烯之间的相容性，但并未改善麻纤维/聚丙烯复合材料的冲击韧性，且稀土硅油改性麻纤维的制备过程复杂，不利于工业化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种亚麻纤维改性聚丙烯复合材料及其制备方法，减少了材料的重量，同时不减少材料的力学性能。

本发明采用了以下技术方案：

一种亚麻纤维改性聚丙烯复合材料，由下述组份按重量份制备而成：

聚丙烯60-85份；

改性亚麻纤维10-40份；

纤维界处理剂0.5-2份；

纤维分散剂1-5份；

相容剂1-10份，

其它助剂0.1-2份。

进一步方案，所述聚丙烯为熔融指数在230℃/2.16kg下为20-100g/10min的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯中至少一种。

所述改性亚麻纤维是指将亚麻纤维浸于质量浓度为2-10%的NaOH溶液中，加热至50-100℃，于4-24小时后取出用水洗涤2次后，进行压辊并烘干，使改性亚麻纤维中水分质量小于0.3%；

所述亚麻纤维为短切亚麻纤维，其长度为2-5mm。

所述纤维界处理剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）和N-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（KH602）中的一种。

所述纤维分散剂为聚丙烯接枝乙二醇（PP-G-PEG）。

所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。

所述其他助剂为抗氧剂、光稳定剂、分散剂中的至少一种。

其中抗氧剂为抗168和抗1010，光稳定剂为亚磷酸酯、亚膦酸酯、二甲基二硫代氨基甲酸酯或二硫代磷酸酯；所述分散剂为乙撑双硬脂酰胺（EBS）。

本发明的另一个发明目的是提供上述一种亚麻纤维改性聚丙烯复合材料的制备方法，按配比，将改性亚麻纤维和纤维界处理剂加入到混合机中，于80-150r/min下混合3-5分钟；然后加入聚丙烯和分散剂、相容剂和其他助剂继续混合3-5分钟，得混合物料；再将该混合物料从喂料口加入双螺杆挤出机中经熔融、挤出制得复合材料，并在熔融过程中向挤出机中通入氮气，防止改性亚麻纤维被氧化。

进一步方案，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为150-250转/min，螺杆长径比为35-45：1，挤出机温度为170-185℃；

所述双螺杆挤出机只有一个抽真空口，并在其下料口处有氮气保护，防止在下料阶段过多空气进入到螺杆内氧化亚麻纤维。

本发明的有益效果有：

1、本发明中的亚麻纤维为市场上可以买到的成品亚麻纤维，对其改性后，在与聚丙烯混合挤出前需要经过纤维界面处理剂进行处理，从而提高亚麻纤维和聚丙烯之间的界面相容性。

2、本发明加入了纤维分散剂，提高亚麻纤维的分散性，使制备的复合材料性能均一稳定，从而解决了复合材料中因分散不均一，导致制件内应力过多的原因，更好的满足材料使用。

3、本发明制备的复合材料根据本行业的检测标准检测，其缺口冲击强度大于7.5KJ/m²、弯曲模量大于2500MPa，显示出良好的刚性和韧性，同时其密度小于同等矿粉填充条件下的同类产品，满足了材料轻量化的要求；