[发明专利]一种改性竹纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

 

技术领域

 本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种天然竹纤维复合改性及其与增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

 

 技术背景

近年来，人们的环境保护意识不断增强，其中加工性能优良、被用于各种工业制品的塑料对环境造成的污染已成为普遍关心的问题。特别是纤维增强复合材料通常是由玻璃纤维、碳纤维等与塑料组合而成，废弃物的处理较难、生产环境恶劣，给环境增加了很大的负担。因此，天然纤维作为增强材料用于制作环境友好型复合材料引起了人们的关注。利用植物纤维与合成树脂进行复合的研究具有较长的历史，近年来，国外开始研制和开发高性能的天然植物纤维复合材料，如德国BASF公司采用黄麻、剑麻和亚麻纤维作为增强材料与聚丙烯等热塑性塑料复合制备出天然纤维增强热塑性塑料毡复合材料（NMTS），其重量范围可以从500-1800g/m2变化，比GMTS（玻璃纤维增强热塑性塑料）轻17%，而且不损失其挠曲性，加工方法比较简单，生产成本较低，具有很大的经济效益。目前采用植物纤维增强PP材料制造仪表盘总成外壳已成主流，一种气味小、不易老化、低密度和有更好的环境适应性的植物纤维增强PP材料，应用在轿车上面。如德国市场上出现的45%木纤维增强的聚丙烯制造的汽车部件，用木纤维增强的减震压延片等产品。印度、日本等国采用黄麻、剑麻、亚麻纤维和大麻纤维作为增强材料与热塑性聚合物制成天然植物纤维聚合物复合材料制品也已开始工程应用。在国内天然纤维增强复合材料刚刚起步，仅限于文献和专利有一些报道，而我国在这一领域的研究尚处于起步阶段真正实现量产的产品还没有出现。

我国竹材产量在世界上名列第一，储藏量达1.27亿吨，且价格低廉，大部分分布在湖南、安徽、浙江等山区，将竹纤维用于开发复合材料等高附加值产品，可以带动贫困地区的经济发展，具有较高的社会价值。同时竹原纤维具有良好的可生物降解性和可再生性，利用这种纤维与低熔点聚酯和聚丙烯等热塑性树脂复合所开发的材料，其强度、比模量相对较高，适宜制作一般产业用的复合材料的增强体；同时可通过热熔方法使增强相与基体相分离，有效达到回收利用的目的，从而体现出材料应用的环保性和可持续发展性。

目前我国竹材加工产品主要有竹层压材、竹集成材、竹胶合板等，以及由竹材加工的日用品等。在这些产品加工过程中，竹材原料利用率低，所产生的大量剩余边角料往往作为燃料烧掉，这无论是从环保方面还是资源利用方面都是不合理的。因此，利用竹材加工过程中产生的边角料作为填料或增强体与热塑性塑料复合成代木材料是竹材综合利用的一个重要途径。竹纤维增强热塑性塑料复合材料加工耗能少，加工设备损耗小，有利于节约能源。其最突出的优点是可降解及具有再生性，有利于环境保护。竹纤维增强热塑性塑料复合材料在汽车、机电、室内装饰等领域具有广阔的应用前景，是一种正在发展的重要复合新材料。

专利申请02133494.3公开了天然竹纤维的制备方法，公开了如何从原竹经过各种前处理制备竹纤维的过程，未涉及到竹纤维的改性及其制备复合材料的方法。专利申请200710190739.3公开了一种竹纤维增强复合材料，是以竹材爆破浆纤维为增强材料，以尼龙、ABS、聚丙烯为基体，制备纤维类增强复合材料。但没有对植物纤维进行改性处理处理，只能做一般性能的复合材料，限制了产品的应用领域。

 

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种天然竹纤维复合改性及其增强聚丙烯复合材料，该材料具有力学性能优良、环保、吸声、隔热、低密度、低收缩率、加工成型性能好、可降解等特点。本发明的另一个目的是提供上述改性竹纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法。

   为了达到上述目的，本发明是通过下列技术方案来实现的：

一种改性竹纤维增强聚丙烯复合材料是由下列组份按重量份组成：

聚丙烯树脂：60-80；

竹纤维：10-30；

相容剂：0.5-2；

偶联剂：0.5-2

化学改性剂：0.8-1.5

抗氧剂：0.2-0.6；

热稳定剂：0.2-0.6；

紫外吸收剂：0.2-0.6；

分散剂：0.1-0.6；

加工助剂：0.2-1.0。

所述的聚丙烯树脂为均聚聚丙稀和/或共聚聚丙烯，聚丙烯树脂的熔体流动速率为10-25g/10min。

所述竹纤维为1-3年生的新生竹制取的纤维，其纤维素含量为60%以上。