[发明专利]一种聚氯乙烯／改性大麻茎杆粉复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于天然纤维复合材料技术领域，具体涉及一种高填充未增塑聚氯乙烯／改性大麻茎杆粉复合材料及其制备方法。 

背景技术

大麻(拉丁文学名为Cannabis sativa L)，或称麻、大麻草，为木质草本植物，属被子植物门，双子叶植物纲，荨麻目，大麻科，大麻属，其主要有效化学成份为四氢大麻酚（简称THC）。1988年颁布的《联合国禁止非法贩运麻醉药品和精神药物公约》明确规定：大麻植株中含四氢大麻酚（THC）小于0.3%的，已经不具备提取THC毒性成分价值，可以作为工业大麻利用。目前工业大麻在中国已有大面积的种植，大麻籽、大麻油、大麻韧皮纤维等的研究已相对成熟，在实际应用中也比较广泛，但是对大麻茎杆的利用研究还远远落后于大麻韧皮纤维。大麻茎杆具有和硬木类似的物理机械性能，其密度为0.25～0.45g/cm³，低于普通的木粉密度（0.40～0.60g/cm³）。据资料统计，大麻茎杆亩产量为600～1200kg，大麻茎杆几乎只作为燃料使用，经济效益低，不仅造成自然资源的严重浪费，还污染环境。目前国内外研究主要在以PP、PE等为基体的木质纤维或蒙脱石等复合材料上，而对PVC/植物纤维复合材料的报道很少见，以大麻茎杆粉制作复合材料的文献还未见报道。在报道过的一些植物纤维塑料复合材料中，植物纤维的填充度不高，与塑料间的相容性很差，在塑料基体中配比的用量不大，一般在10～30%左右（如果添加量高，则复合材料的脆性就增加），而且增强和增韧等力学性能不理想。 

发明内容

针对现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的之一在于提供一种能大量填充改性大麻茎杆粉，填充度较高，与塑料相容性好，而且不增加材料的脆性，增强和增韧等力学性能较好的聚氯乙烯／改性大麻茎杆粉复合材料。 

本发明的另一目的是提供一种上述聚氯乙烯／改性大麻茎杆粉复合材料的制备方法。 

本发明所述的聚氯乙烯／改性大麻茎杆粉复合材料，由下述重量份配比的原料制成：聚合度为700-4000聚氯乙烯100份，大麻茎杆粉 50～200份，表面改性剂1-6份，高分子改性剂5～10份，热稳定剂2～8份，润滑剂1～5份。 

本发明所使用的表面改性剂选自钛酸酯偶联剂、锆铝酸酯、铝酸酯、磷酸酯、硅烷偶联剂、高级脂肪酸及其盐、非离子型表面活性剂、双(2一羟乙基)甲基牛脂基季铵盐、十八烷基三溴化铵、氧化聚丙烯蜡和氧化聚乙烯蜡、聚乙二醇中的一种或几种混合物。 

     本发明所使用的高分子改性剂选自氯化聚乙烯（CPE）、聚丙烯酸酯（ACR）、全丙烯酸酯类（AIM）、乙烯一醋酸乙烯共聚物（EVA）、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接技共聚物（MBS）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）类抗冲高分子改性剂的一种或几种混合物。 

本发明所使用的热稳定剂选自二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二烷基马来酸二丁基锡、二(巯基乙酸异辛基酯) 二丁基锡、月桂酸马来酸二丁基锡、三碱式硫酸铅、二碱式亚磷酸铅、二碱式硬脂酸铅、二碱式邻苯二甲酸铅、二碱式磷酸铅、硬脂酸铅中的一种或几种混合物。 

本发明所使用的润滑剂包括石蜡、硬脂酸、硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、氧化聚乙烯蜡中的一种或几种混合物。 

本发明所述聚氯乙烯/改性大麻茎杆粉复合材料优选的制备方法包括以下步骤： 

（1）将大麻茎杆粉碎成120～200目的细粉后，在90～120℃预热干燥2-4小时，干燥至水份含量≤0.5％；

（2）用60～90℃石油醚将表面改性剂稀释配成5～15wt％的溶液； 

（3）在高速混合机内，将经步骤（2）处理后表面改性剂溶液加入到大麻茎杆粉中，高速搅拌处理10～40分钟，制得改性大麻茎杆粉； 

（4））按上述重量份比将聚氯乙烯、高分子改性剂、热稳定剂、润滑剂和改性大麻茎杆粉在高速捏合机中混合，到温度80～90℃后出料，然后在双辊开炼机上于130～150℃下熔融共混20～40min。