[发明专利]一种增强增韧废旧汽车保险杠/高粱秸秆外皮粉复合材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于高分子材料制备技术领域，涉及一种增强增韧废旧汽车保险杠/高粱秸秆外皮粉复合材料的制备方法。

背景技术：

目前，我国正处于汽车消费的快速增长期，2015年新车销量更是突破2500万辆，以每辆汽车平均废弃100kg塑料计算，这将会产生250万吨废塑料，而其中很大一部分为聚丙烯材料，从环境保护和资源有效利用的观点出发，充分利用这些废旧聚丙烯材料来代替部分新聚丙烯的使用也是符合当今社会“绿色环保”的主题要求。

木塑复合材料是以塑料为基体，木制纤维为填料所制的复合材料。随着我国森林资源的匮乏，木塑复合材料填料的使用开始从木粉转向废弃农作物秸秆，其使用在保护环境的同时可实现废弃物的资源化利用，作为产量仅次于三大粮食作物的高粱，其秸秆的回收利用更应得到重视。然而由于塑料与秸秆粉相容性差，导致复合材料的强度及韧性严重下降，限制了复合材料的使用范围。为此，中国专利“一种秸塑复合材料及其制备方法”(公开号CN 105585868A)公开了一种秸塑复合材料的制备方法，虽强度及热稳定性满足市场要求，但其韧性仍较差；中国专利“一种再生木塑复合材料的制备方法”(公开号CN 104151853A)公开了一种三步法制备再生木塑复合材料的方法，先用石滑粉、POE、丁苯橡胶等改性再生塑料，挤出注塑制备改性再生塑料颗粒，再用偶联剂改性木粉，最后将改性塑料和改性木粉混合制备复合材料，该复合材料虽加入POE等进行增韧，但该制备方法复杂。因此，寻求一种增强增韧废旧汽车保险杠/高粱秸秆外皮粉复合材料的制备方法，先对秸秆进行复合偶联剂气相包覆改性，后加入自制增容剂及增韧剂进行挤出注塑，以提高复合材料的力学性能及加工性能，从而在实现废弃物资源化利用的基础上拓宽秸塑复合材料的使用范围。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种增强增韧废旧汽车保险杠/高粱秸秆外皮粉复合材料的制备方法，在实现废弃物资源化利用的基础上提供一种性能优良的秸塑复合材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的具体制备过程为：

(1)复合偶联剂醇解：将复合偶联剂加入重量百分比浓度≥90％的乙醇溶液中进行磁力搅拌，并在30～100℃水浴加热10～100min，制备复合偶联剂醇解液，其中乙醇溶液质量为复合偶联剂质量的10～20倍；

(2)气相包覆改性秸秆外皮粉：将高粱秸秆外皮粉加入到高速混炼机中，预热至80℃，采用高压熔融喷雾法将步骤(1)中制备的复合偶联剂醇解液注入高速混炼机中对高粱秸秆外皮粉进行改性，搅拌30～100min后停机静置0.5～5h，高速混炼机机桶温度降为室温后取出改性高粱秸秆外皮粉末并在80～100℃下干燥10～50h备用，其中复合偶联剂醇解液质量为高粱秸秆外皮粉质量的1～5％；

(3)增容剂制备：将甲苯和乙醇置于烧杯中作为溶剂，称取马来酸酐(MAH)、苯乙烯(St)、过氧化二异丙苯(DCP)溶于甲苯-乙醇溶液中，再加入基体树脂粉末搅拌后在40～100℃水浴中加热；待甲苯-乙醇溶液挥发后，将混合物置于挤出机进行熔融接枝、切粒，得到马来酸酐(MAH)接枝颗粒，经纯化后干燥得到增容剂待用；制备的增容剂中各成分的重量百分比含量为：马来酸酐5～10％，苯乙烯5～10％，过氧化二异丙苯0.5～1％，基体树脂粉末60～80％，乙醇用量为马来酸酐质量的4～8倍，甲苯用量为马来酸酐质量的1～2倍；

(4)增容剂及增韧剂的同时加入：以所制复合材料质量为基准，将50～90％废旧汽车保险杠颗粒、10～50％步骤(2)制得的改性秸秆外皮粉、10～30％步骤(3)制得的增容剂和10～30％增韧剂POE、EPDM等同时加入高速混炼机中混合30～100min，取出后挤出注塑成型得到增强增韧废旧汽车保险杠/高粱秸秆外皮粉复合材料。

本发明步骤(1)所述的复合偶联剂为偶联剂1与偶联剂2的混合，其中偶联剂1和偶联剂2为硅烷偶联剂KH550、KH560、KH570、钛酸酯偶联剂TCA101、TCA201中的任意两种，但是偶联剂1、2不能同时为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，偶联剂1、偶联剂2的质量配比为1：1～1：5。

本发明步骤(3)中所述的基体树脂粉末为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、乙烯-辛烯共聚物(POE)中的一种，对应所得产物为PP-g-MAH、PE-g-MAH、POE-g-MAH。

本发明所述废旧汽车保险杠颗粒是先将废旧汽车保险杠加入大型粉碎机粉碎成直径为0.3～0.8cm的再生塑料颗粒，再将再生塑料颗粒在80～100℃下干燥5～12h制备而成。