[发明专利]一种生物质多孔碳聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物质多孔碳聚丙烯复合材料，其按质量百分比计为：30～40％的生物质多孔碳、55～65％的聚丙烯颗粒、1～3％的相容剂、1～3％的润滑剂、1～2％的抗氧化剂。本发明特定地选用成本低的生物质多孔碳作为聚丙烯材料的改性填料，利用生物质多孔碳可显著改性聚丙烯的力学强度、耐热性和聚丙烯颗粒可有效提高生物质多孔碳的比表面积、热稳定性的协同增强作用，使得该复合材料兼具优异的综合性能和环保低成本的优点。

技术领域

本发明涉及聚丙烯复合材料领域，特别涉及一种生物质多孔碳聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯是四大通用塑料之一，其原料丙烯来源丰富，生产成本低，制备工艺简单。此外，聚丙烯质轻(密度为0.9～0.91g/cm³)，有较好的耐热性、高屈服强度和表面强度，并具备突出的耐磨性及化学稳定性。因此，聚丙烯被广泛应用于器械、建材、纺织品、汽车、家具、包装等多种领域中，已成为发展最快的塑料品种之一。然而，聚丙烯的力学性能劣于传统的工程塑料，故不能作为工程结构材料使用，限制了聚丙烯的应用。为了克服聚丙烯强度不足的缺点，改善其综合性能，拓宽其应用范围，人们对聚丙烯进行了大量改性工作，以替代高成本的工程塑料。

聚丙烯的功能化、高性能化和工程化是目前聚丙烯改性的主要研究方向。其中，采用添加无机或有机填料的方法，对聚丙烯进行的填充改性引起了研究者的广泛关注，这是因为加入少量填充剂后，复合材料的综合性能可得到大幅度的提高(Kumar N，Mireja S，Khandelwal V，Arun B，Manik G.Light-weight high-strength hollow glassmicrospheres and bamboo fiber based hybrid polypropylene composite：A strengthanalysis and morphological study[J].Composites Part B：Engineering，2017，109：277-285.)。同时，Wu等人将棉杆皮填料与聚丙烯进行复合，测试结果表明经填充后聚丙烯的性能得到了增强(Wu H J，Liang X，Huang L H，Xie Y S，Tan S Z，Cai X.Theutilization of cotton stalk bark to reinforce the mechanical and thermalproperties of bio-flour plastic composites[J].Construction and BuildingMaterials，2016，118：337-343.)。Deng等人利用珍珠粉填充改性聚丙烯，从而制备复合材料；测试结果表明添加该填料可以改善聚丙烯的力学强度(Deng Y H，Li G，Song W L，Jiang J M.Preparation and properties of pearl powder/polypropylene compositesand their biocompatibility[J].Bio-Medical Materials and Engineering，2015，26：S27-S34.)。尽管如此，聚丙烯材料仍需更多的研究和深入的探索，从而进一步提高其综合性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种生物质多孔碳聚丙烯复合材料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：一种生物质多孔碳聚丙烯复合材料，其按质量百分比计原料组分为：30～40％的生物质多孔碳、55～65％的聚丙烯颗粒、1～3％的相容剂、1～3％的润滑剂、1～2％的抗氧化剂。

本发明将生物质多孔碳作为单一改性填料引入到聚丙烯中，利用生物质多孔碳的桥联作用、传能作用、补强作用和增黏作用全面改善聚丙烯材料的综合性能。此外，生物质多孔碳与聚丙烯复配后聚丙烯分子链包覆生物质多孔碳表面，并同时进入生物质多孔碳的表面孔隙结构中，使得两种材料的有效接触表面得以扩大，从而表面出协同增强作用，显著提高复合材料的改性效果，特别是使复合材料表现出优异的高拉伸强度、高拉伸模量和耐热性能。