CN102558670A

CN102558670A - 一种亚麻纤维增强聚丙烯复合材料及制备方法

Info

Publication number: CN102558670A
Application number: CN2011102917878A
Authority: CN
Inventors: 顾丹
Original assignee: CHANGSHU XINGYUAN METAL COATING FACTORY
Current assignee: CHANGSHU XINGYUAN METAL COATING FACTORY
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明涉及一种亚麻纤维增强聚丙烯复合材料，原料中各组分的质量份数为：处理后的亚麻纤维20-40份、聚丙烯80-100份、偶联剂4-6份、抗氧剂1-3份、润滑剂5-8份、其它助剂1-5份；其制备方法为：先将亚麻纤维预处理，然后初混、再将混料加入挤压机，在140-160℃挤出，最后将挤出物放入金属模具中，加压成型，冷却模具，开模得复合材料成品。本发明提供的亚麻纤维增强聚丙烯复合材料加工耗能少，加工设备损耗少，有利于节约能源，制品密度低，比强度高，环保和价廉、产品拉伸强度、冲击强度和断裂伸长度等综合性能优良。

Description

一种亚麻纤维增强聚丙烯复合材料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合材料，尤其是一种亚麻纤维增强聚丙烯复合材料及制备方法。

背景技术

由于天然纤维的性能优良、资源丰富以及可再生性和可降解性，近年来，天然纤维增强聚合物树脂复合材料受到了人们的广泛关注。研究表明天然纤维增强树脂基复合材料能够改性热塑性树脂如聚丙烯、聚乙烯等的强度、模量、韧性等机械性能，减少石油基纤维的消耗，使得天然纤维增强树脂复合材料广泛地应用于众多工业领域。同时由于天然纤维比玻璃纤维、合成纤维具有环境友好、可生物降解性、天然纤维增强树脂复合材料也被称作绿色复合材料，具有非常广阔的应用前景。

目前，天然纤维增强聚合物树脂复合材料的主要原料是木粉或木纤维，以挤出为主要加工方式，类似于塑料加工。挤出成型存在很多限制，1、受设备限制挤出板材的幅面不可能太宽，一般不超过40cm；2、大粒径原料难以挤出成型，植物纤维一般在40-100目范围内，使得植物原料在粉碎过程中有相当一部分减小成粉末级，不仅利用率降低，而且对复合材料的增强效果差；3、原料以木材无主，而丰富的农业植物原料在应用时容易热解，降低了增强效果，尤其是聚丙烯塑料，热熔温度为167℃，加工温度一般在180℃，在复合挤出过程中植物原料长时间处于高温、高剪切作用，热降解问题更严重。

我国的农业植物资源丰富，其中各种麻类产量巨大，主要用于纺织行业。亚麻纤维很长，具有良好的增强作用，但却无法适用挤出成型工艺，存在进、出料困难的严重问题。

现有的热压工艺采用颗粒或粉末形态的塑料，由于塑料比重大、密实，植物纤维比重小、蓬松，两种原料很难混合均匀。热压后塑料组分集中部分粘结较好，但还有很多位置没用的塑料、植物碎料无法粘结在一起，导致材料性能下降；此外，植物纤维所占比例受到限制，一般不能超过60%，否则没用足够的塑料成分去粘接它们，导致制造成本高。

发明内容

为了克服以上缺陷，本发明要解决的技术问题是：提出一种工艺简单，可实现亚麻纤维和塑料充分融合的亚麻纤维增强聚丙烯复合材料及制备方法。

本发明所采用的技术方案为：一种亚麻纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，原料中各组分的质量份数比如下：

处理后的亚麻纤维 20-60份，

聚丙烯 80-100份，

偶联剂 4-6份，

抗氧剂 1-3份，

润滑剂 5-8份，

其它助剂 1-5份。

在本发明一个较佳实施例中，所述的处理后的亚麻纤维是亚麻纤维用1-5%的氢氧化钠浸泡，浴比为1：（15-20），于30-80℃处理1-10小时，然后水洗至中性，于90-100℃烘干后得到的处理后的亚麻纤维。

在本发明一个较佳实施例中，所述的亚麻纤维是先经机械粉碎、过100-200目筛的亚麻纤维。

在本发明一个较佳实施例中，所述的偶联剂是铝酯酸、钛酸酯、硅烷中的一种。

在本发明一个较佳实施例中，所述的润滑剂是工业石蜡或甘油中的一种或几种。

在本发明一个较佳实施例中，所述的其它助剂是硬酯酸、硬酯酸锌、碳黑、氧化锌或二氧化钛中的一种或几种。

本发明还公开了一种亚麻纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，具体工艺如下：

（1）亚麻纤维预处理：亚麻纤维用1-5%的氢氧化钠浸泡，浴比为1：（15-20），于30-80℃处理1-10小时，然后水洗至中性，于90-100℃烘干后得到的处理后的亚麻纤维。

（2）初混：按质量份数比将各组分投入高速混合机中，加热搅拌100-110℃，保温10-15min，混合搅拌均匀；

（3）将混料加入挤压机，在140-160℃挤出；

（4）将挤出物放入金属模具中，加压成型，冷却模具，开模得复合材料成品。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（4）中所述的加压压力为20-25MPa，保压时间为10-20分钟。

本发明的有益效果是：本发明提供的亚麻纤维增强聚丙烯复合材料加工耗能少，加工设备损耗少，有利于节约能源；本发明的制品密度低，比强度高，环保和价廉、产品拉伸强度、冲击强度和断裂伸长度等综合性能优良，可应用于汽车工业，室内材料装饰及日常生活等领域。

具体实施方式

现在结合具体实施例对本发明做进一步详细的阐述。

实施例1

一种亚麻纤维增强聚丙烯复合材料，原料中各组分的质量份数比如下：

处理后的亚麻纤维 20份，

聚丙烯 100份，

偶联剂 5份，

抗氧剂 1份，

润滑剂 5份，

其它助剂 1份。

其中，所述的处理后的亚麻纤维是先经机械粉碎、过100-200目筛的亚麻纤维用1-5%的氢氧化钠浸泡，浴比为1：（15-20），于30-80℃处理1-10小时，然后水洗至中性，于90-100℃烘干后得到的处理后的亚麻纤维；所述的润滑剂是工业石蜡或甘油中的一种。所述的其它助剂是硬酯酸、硬酯酸锌、碳黑、氧化锌或二氧化钛中的一种或几种混合。

一种亚麻纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，具体工艺如下：

（3）将混料加入挤压机，在140-160℃挤出；

（4）将挤出物放入金属模具中，加压成型，加压压力为20-30MPa，保压时间为10-20分钟，冷却模具，开模得复合材料成品。

实施例2

处理后的亚麻纤维 30份，

聚丙烯 90份，

偶联剂 4份，

抗氧剂 2份，

润滑剂 8份，

其它助剂 2份。

（3）将混料加入挤压机，在140-160℃挤出；

实施例3

处理后的亚麻纤维 40份，

聚丙烯 80份，

偶联剂 6份，

抗氧剂 3份，

润滑剂 6份，

其它助剂 5份。

（3）将混料加入挤压机，在140-160℃挤出；

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种亚麻纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，原料中各组分的质量份数比如下：

处理后的亚麻纤维 20-40份，

聚丙烯 80-100份，

偶联剂 4-6份，

抗氧剂 1-3份，

润滑剂 5-8份，

其它助剂 1-5份。

2.根据权利要求1所述的亚麻纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的处理后的亚麻纤维是亚麻纤维用1-5%的氢氧化钠浸泡，浴比为1：（15-20），于30-80℃处理1-10小时，然后水洗至中性，于90-100℃烘干后得到的处理后的亚麻纤维。

3.根据权利要求2所述的亚麻纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的亚麻纤维是先经机械粉碎、过100-200目筛的亚麻纤维。

4.根据权利要求1所述的亚麻纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的偶联剂是铝酯酸、钛酸酯、硅烷中的一种。

5.根据权利要求1所述的亚麻纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的润滑剂是工业石蜡或甘油中的一种。

6.根据权利要求1所述的亚麻纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述的其它助剂是硬酯酸、硬酯酸锌、碳黑、氧化锌或二氧化钛中的一种或几种混合。

7.一种亚麻纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，具体工艺如下：

（1）亚麻纤维预处理：亚麻纤维用1-5%的氢氧化钠浸泡，浴比为1：（15-20），于30-80℃处理1-10小时，然后水洗至中性，于90-100℃烘干后得到的处理后的亚麻纤维；

（3）将混料加入挤压机，在140-160℃挤出；

8.根据权利要求7所述的亚麻纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的加压压力为20-30MPa，保压时间为10-20分钟。