CN107723824A - 环保pp纤维板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保PP纤维板及其制备方法，所述环保PP纤维板原料包括聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜、天然纤维和补强剂。本发明所述环保PP纤维板综合性能优异，在具备结构新颖、安全、环保、防腐、轻量和舒适性等优异性能的同时，又具备去甲醛、抗菌、抗老化、耐划伤、寿命长以及低气味等特点，可以替代纸板用于汽车遮物帘，提高遮物帘的耐用性，实现遮物帘使用寿命的长效延伸，适用于包括两箱车、商旅车特别是SUV的新能源汽车。

Description

环保PP纤维板及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种环保PP纤维板及其制备方法。
背景技术
聚丙烯(polypropylene，简称PP)是一种常用的热塑性塑料，具有很多优良的特性，如相对密度小、良好的力学性能、较高的耐热性、耐化学腐蚀、几乎不吸水、质地纯净、无毒无臭、电绝缘性好以及透明度高等。因聚丙烯具有如此多优点，其在生物质人造板中的应用前景可观。
天然纤维复合材料作为一种可持续发展的绿色环保材料已经收到越来越多的关注和应用。天然纤维复合材料是一种利用天然纤维与热塑性树脂基体或热固性树脂基体复合而成的一种新型绿色环保材料。由于天然纤维有着来源丰富，价格低廉，并且可再生易于自然降解等优异性能，天然纤维被大量应用于制作天然纤维复合材料，它的研究开发也已经得到了越来越多的关注。相对于其他纤维增强复合材料，比如玻璃纤维增强复合材料，天然纤维复合材料具有密度低、比性能高、价格低廉、隔音效果好、可回收、环境危害小、人体亲和性好等优点，被广泛应用于汽车工业、建筑工业、日用消费品等领域。
本发明经过研究和探索，得到环保PP纤维板，其厚度只有传统硬纸板的1/3，但是强度、韧性和耐用度等性能却远远优于后者，可以替代纸板，用于汽车遮物帘。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种环保PP纤维板，其综合性能优异。
本发明提供一种环保PP纤维板，其特征在于，所述环保PP纤维板原料包括聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜、天然纤维和补强剂。
具体地，所述环保PP纤维板原料由以下重量份组成：聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜40-60重量份、天然纤维20-40重量份和补强剂2-5重量份。
所述补强剂为异氰酸酯和/或三聚氰胺树脂。
聚丙烯是应用广泛的热塑性高分子材料之一，但由于聚丙烯是非极性聚合物，缺乏反应基团，难与天然纤维相容；另外聚丙烯熔体强度低，限制了它的使用。发明人为了解决上述问题，经过潜心研究，得到以下技术方案。
在一些实施方案中，所述改性聚丙烯为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯，其制备工艺为：将聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯及过氧化二异丙苯以质量比为10：(0.01-0.03)：(0.01-0.03)：(0.001-0.003)混合均匀，得到混合料；将混合料投入流变仪中进行熔融接枝反应，设定温度为170-180℃，转子转速为60-80转/分钟，接枝反应时间为4-6分钟，得到接枝产物；将接枝产物与二甲苯以固液比为1：(30-40)(g/mL)混合均匀，加热至90-95℃，然后加入二甲苯体积2-3倍的丙酮，以300-400转/分钟的转速搅拌20-30分钟后，有沉淀析出，采用200-300目滤布过滤，将滤饼于温度70-80℃、真空度0.06-0.07MPa的条件下干燥10-12小时，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯。
在一些实施方案中，所述改性聚丙烯为长支链聚丙烯，其制备工艺为：将聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯及过氧化二异丙苯以质量比为10：(0.01-0.03)：(0.01-0.03)：(0.001-0.003)混合均匀，得到混合料Ⅰ；将混合料Ⅰ投入流变仪中进行熔融接枝反应，设定温度为170-180℃，转子转速为60-80转/分钟，接枝反应时间为4-6分钟，得到接枝产物；将接枝产物与二甲苯以固液比为1：(30-40)(g/mL)混合均匀，加热至90-95℃，然后加入二甲苯体积2-3倍的丙酮，以300-400转/分钟的转速搅拌20-30分钟后，有沉淀析出，采用200-300目滤布过滤，将滤饼于温度70-80℃、真空度0.06-0.07MPa的条件下干燥10-12小时，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯；将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、聚六亚甲基单胍盐酸盐和抗氧化剂以质量比100：(0.3-0.6)：(0.1-0.2)混合均匀，得到混合料Ⅱ；将混合料Ⅱ在流变仪上进行支化反应，设定温度为170-190℃，转子转速为60-80转/分钟，反应时间为4-5分钟，得到长支链聚丙烯。
复合材料的性能不仅取决于增强材料和基质材料的性能，而且取决于增强材料和基质材料组分间的界面相容性，并且后者对复合材料的性能有很大的影响。
所述天然纤维为等离子处理后的天然纤维，其制备工艺为：将天然纤维在丙酮中浸泡30-40分钟，天然纤维与丙酮的固液比为1：(10-20)(g/mL)，将天然纤维取出，用流动的水冲洗3-5分钟后，于100-105℃干燥2-3小时，得到干燥的天然纤维；将干燥的天然纤维置于等离子体设备内，通入等离子处理气体，设备输出功率为50-100W，气体压强为10-15Pa，等离子体处理时间为0.5-1分钟，得到等离子处理后的天然纤维。
所述等离子处理气体为丙烯、丙烷、氦气中的一种，优选为丙烯。
所述天然纤维可以为木纤维、麻纤维、麦秆纤维、棉秆纤维、竹纤维中的一种或几种的混合物。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种环保PP纤维板的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜：将聚丙烯或改性聚丙烯与有机溶剂投入喷丝液釜中，聚丙烯或改性聚丙烯与有机溶剂的质量比为1:(3-5)，将聚丙烯或改性聚丙烯与有机溶剂混合后在氮气气氛下加热至180-195℃，然后以300-400转/分钟的转速搅拌2-3小时，形成混合液，随后将混合液于温度180-195℃，真空度-0.09～-0.06MPa的条件下真空脱泡40-60分钟，得到喷丝液；将喷丝液通过熔体泵供料给双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定为190-195℃，经过双螺杆挤出机挤出输送纺丝泵，供料给喷丝板，喷丝板温度为175-185℃，同时芯液釜内芯液通过芯液泵定量供料给喷丝板，芯液为乙酰柠檬酸三丁酯，芯液温度为50-80℃，熔融体通过喷头，经口模流出，进入温度20-25℃的水浴中冷却固化成型，得到聚丙烯纤维或改性聚丙烯纤维，将纤维用卷绕机卷绕于绕丝辊上，得到聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜；将聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜于100-105℃放置30-60分钟，以消除纤维热应力，然后将聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜用无水乙醇浸泡12-24小时后，于100-105℃干燥30-60分钟，得到聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜；
(2)称量各重量份的原料：聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜40-60重量份、天然纤维20-40重量份和补强剂2-5重量份；
(3)将补强剂均匀喷洒在天然纤维表面；
(3)铺装：采用叠加方式，将聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜和喷洒补强剂后的天然纤维铺装成板柸，将其放入热压机中，热压温度为180-190℃，热压时间为1.5分钟/mm，热压压力为4-6MPa，取出，冷却至室温，得到环保PP纤维板。
聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜的纤维膜厚度为0.4-0.5mm。
环保PP纤维板的密度为0.7-0.9g/cm3。
所述有机溶剂为癸二酸二辛酯、三乙酸甘油酯、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮的一种或几种的组合物；所述有机溶剂优选为癸二酸二辛酯和三乙酸甘油酯以质量比(2～4)：(1～3)的混合物。
本发明中各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料从而满足各种不同的需求。
本发明所述环保PP纤维板综合性能优异，在具备结构新颖、安全、环保、防腐、轻量和舒适性等优异性能的同时，又具备去甲醛、抗菌、抗老化、耐划伤、寿命长以及低气味等特点，可以替代纸板用于汽车遮物帘，提高遮物帘的耐用性，实现遮物帘使用寿命的长效延伸，适用于包括两箱车、商旅车特别是SUV的新能源汽车。
具体实施方式
实施例中各原料及仪器介绍：
聚丙烯，牌号为TB53，购自东莞市亨嘉橡塑科技有限公司。
竹纤维，购自河北吉藁化纤有限责任公司，纤维的平均直径为15-40μm。竹纤维在使用前需要进行清洗，将竹纤维在水中加热煮沸15分钟，然后用流动的水冲洗5分钟，随后于100℃干燥3小时。
异氰酸酯，CAS：8008-20-6，购自历城区鑫亮化工产品经营部，型号为JQ-1。
甲基丙烯酸缩水甘油酯，CAS号：106-91-2，购自上海紫一试剂厂。
苯乙烯，CAS号：100-42-5，购自济南洁奥化工有限公司，密度为0.91g/cm3。
过氧化二异丙苯，CAS号：80-43-3，购自上海弘顺生物科技有限公司。
流变仪，采用购自上海昌凯机电科技有限公司的转矩流变仪，型号为CTR-100。
聚六亚甲基单胍盐酸盐，CAS号：57028-96-3，购自宁波东特化工有限公司。
抗氧化剂，具体采用抗氧化剂1010，CAS号：6683-19-8，购自上海仁辅化工有限公司。
等离子体设备，型号为SY-DT01E，购自苏州奥普斯等离子体科技有限公司。
癸二酸二辛酯，CAS号：2432-87-3，购自上海锦悦化工有限公司。
热压机，型号为DXL-1500，购自咸阳威迪机电科技有限公司。
三乙酸甘油酯，CAS号：102-76-1，购自上海谷研实业股份有限公司。
实施例1环保PP纤维板及其制备方法
环保PP纤维板配方：聚丙烯纤维膜60重量份、竹纤维40重量份和异氰酸酯2重量份。
环保PP纤维板的制备方法包括以下步骤：
(1)制备聚丙烯纤维膜：将聚丙烯与癸二酸二辛酯投入喷丝液釜中，聚丙烯与癸二酸二辛酯的质量比为1:3，将聚丙烯与癸二酸二辛酯混合后在氮气气氛下加热至190℃，然后以300转/分钟的转速搅拌2小时，形成混合液，随后将混合液于温度180℃，真空度-0.07MPa的条件下真空脱泡60分钟，得到喷丝液；将喷丝液通过熔体泵供料给双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定为190℃，经过双螺杆挤出机挤出输送纺丝泵，供料给喷丝板，喷丝板温度为180℃，同时芯液釜内芯液通过芯液泵定量供料给喷丝板，芯液为乙酰柠檬酸三丁酯，芯液温度为70℃，熔融体通过喷头，经口模流出，进入温度20℃的水浴中冷却固化成型，得到聚丙烯纤维，将纤维用卷绕机卷绕于绕丝辊上，得到聚丙烯纤维膜；将聚丙烯纤维膜于105℃放置30分钟，以消除纤维热应力，然后将聚丙烯纤维膜用无水乙醇浸泡12小时后，于105℃干燥60分钟，得到厚度为0.4mm的聚丙烯纤维膜；
(2)称量各重量份的原料：聚丙烯纤维膜60重量份、竹纤维40重量份和异氰酸酯2重量份；
(3)将异氰酸酯均匀喷洒在竹纤维表面；
(4)铺装：采用叠加方式，将聚丙烯纤维膜和喷洒异氰酸酯后的竹纤维铺装成板柸，将其放入热压机中，热压温度为185℃，热压时间为1.5分钟/mm，热压压力为5MPa，取出，冷却至室温，得到密度为0.75g/cm3的环保PP纤维板。
实施例2环保PP纤维板及其制备方法
环保PP纤维板配方：改性聚丙烯纤维膜60重量份、竹纤维40重量份和异氰酸酯2重量份。
环保PP纤维板的制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性聚丙烯纤维膜：将改性聚丙烯与癸二酸二辛酯投入喷丝液釜中，改性聚丙烯与癸二酸二辛酯的质量比为1:3，将改性聚丙烯与癸二酸二辛酯混合后在氮气气氛下加热至190℃，然后以300转/分钟的转速搅拌2小时，形成混合液，随后将混合液于温度180℃，真空度-0.07MPa的条件下真空脱泡60分钟，得到喷丝液；将喷丝液通过熔体泵供料给双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定为190℃，经过双螺杆挤出机挤出输送纺丝泵，供料给喷丝板，喷丝板温度为180℃，同时芯液釜内芯液通过芯液泵定量供料给喷丝板，芯液为乙酰柠檬酸三丁酯，芯液温度为70℃，熔融体通过喷头，经口模流出，进入温度20℃的水浴中冷却固化成型，得到改性聚丙烯纤维，将纤维用卷绕机卷绕于绕丝辊上，得到改性聚丙烯纤维膜；将改性聚丙烯纤维膜于105℃放置30分钟，以消除纤维热应力，然后将改性聚丙烯纤维膜用无水乙醇浸泡12小时后，于105℃干燥60分钟，得到厚度为0.4mm的改性聚丙烯纤维膜；
(2)称量各重量份的原料：改性聚丙烯纤维膜60重量份、竹纤维40重量份和异氰酸酯2重量份；
(3)将异氰酸酯均匀喷洒在竹纤维表面；
(4)铺装：采用叠加方式，将改性聚丙烯纤维膜和喷洒异氰酸酯后的竹纤维铺装成板柸，将其放入热压机中，热压温度为185℃，热压时间为1.5分钟/mm，热压压力为5MPa，取出，冷却至室温，得到密度为0.75g/cm3的环保PP纤维板。
所述改性聚丙烯为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯，其制备工艺为：将聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯及过氧化二异丙苯以质量比10：0.02：0.01：0.001混合均匀，得到混合料；将混合料投入流变仪中进行熔融接枝反应，设定温度为180℃，转子转速为60转/分钟，接枝反应时间为5分钟，得到接枝产物；将接枝产物与二甲苯以固液比为1：30(g/mL)混合均匀，加热至95℃，然后加入二甲苯体积2倍的丙酮，以300转/分钟的转速搅拌20分钟后，有沉淀析出，采用300目滤布过滤，将滤饼于温度70℃、真空度0.07MPa的条件下干燥10小时，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯。
实施例3环保PP纤维板及其制备方法
环保PP纤维板配方：改性聚丙烯纤维膜60重量份、竹纤维40重量份和异氰酸酯2重量份。
环保PP纤维板的制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性聚丙烯纤维膜：将改性聚丙烯与癸二酸二辛酯投入喷丝液釜中，改性聚丙烯与癸二酸二辛酯的质量比为1:3，将改性聚丙烯与癸二酸二辛酯混合后在氮气气氛下加热至190℃，然后以300转/分钟的转速搅拌2小时，形成混合液，随后将混合液于温度180℃，真空度-0.07MPa的条件下真空脱泡60分钟，得到喷丝液；将喷丝液通过熔体泵供料给双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定为190℃，经过双螺杆挤出机挤出输送纺丝泵，供料给喷丝板，喷丝板温度为180℃，同时芯液釜内芯液通过芯液泵定量供料给喷丝板，芯液为乙酰柠檬酸三丁酯，芯液温度为70℃，熔融体通过喷头，经口模流出，进入温度20℃的水浴中冷却固化成型，得到改性聚丙烯纤维，将纤维用卷绕机卷绕于绕丝辊上，得到改性聚丙烯纤维膜；将改性聚丙烯纤维膜于105℃放置30分钟，以消除纤维热应力，然后将改性聚丙烯纤维膜用无水乙醇浸泡12小时后，于105℃干燥60分钟，得到厚度为0.4mm的改性聚丙烯纤维膜；
(2)称量各重量份的原料：改性聚丙烯纤维膜60重量份、竹纤维40重量份和异氰酸酯2重量份；
(3)将异氰酸酯均匀喷洒在竹纤维表面；
(4)铺装：采用叠加方式，将改性聚丙烯纤维膜和喷洒异氰酸酯后的竹纤维铺装成板柸，将其放入热压机中，热压温度为185℃，热压时间为1.5分钟/mm，热压压力为5MPa，取出，冷却至室温，得到密度为0.75g/cm3的环保PP纤维板。
所述改性聚丙烯为长支链聚丙烯，其制备工艺为：将聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯及过氧化二异丙苯以质量比10：0.02：0.01：0.001混合均匀，得到混合料Ⅰ；将混合料Ⅰ投入流变仪中进行熔融接枝反应，设定温度为180℃，转子转速为60转/分钟，接枝反应时间为5分钟，得到接枝产物；将接枝产物与二甲苯以固液比为1：30(g/mL)混合均匀，加热至95℃，然后加入二甲苯体积2倍的丙酮，以300转/分钟的转速搅拌20分钟后，有沉淀析出，采用300目滤布过滤，将滤饼于温度70℃、真空度0.07MPa的条件下干燥10小时，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯；将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、聚六亚甲基单胍盐酸盐和抗氧化剂1010以质量比100：0.5：0.1混合均匀，得到混合料Ⅱ；将混合料Ⅱ在流变仪上进行支化反应，设定温度为180℃，转子转速为60转/分钟，反应时间为4分钟，得到长支链聚丙烯。
实施例4环保PP纤维板及其制备方法
环保PP纤维板配方：改性聚丙烯纤维膜60重量份、竹纤维40重量份和异氰酸酯2重量份。
环保PP纤维板的制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性聚丙烯纤维膜：将改性聚丙烯与癸二酸二辛酯投入喷丝液釜中，改性聚丙烯与癸二酸二辛酯的质量比为1:3，将改性聚丙烯与癸二酸二辛酯混合后在氮气气氛下加热至190℃，然后以300转/分钟的转速搅拌2小时，形成混合液，随后将混合液于温度180℃，真空度-0.07MPa的条件下真空脱泡60分钟，得到喷丝液；将喷丝液通过熔体泵供料给双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定为190℃，经过双螺杆挤出机挤出输送纺丝泵，供料给喷丝板，喷丝板温度为180℃，同时芯液釜内芯液通过芯液泵定量供料给喷丝板，芯液为乙酰柠檬酸三丁酯，芯液温度为70℃，熔融体通过喷头，经口模流出，进入温度20℃的水浴中冷却固化成型，得到改性聚丙烯纤维，将纤维用卷绕机卷绕于绕丝辊上，得到改性聚丙烯纤维膜；将改性聚丙烯纤维膜于105℃放置30分钟，以消除纤维热应力，然后将改性聚丙烯纤维膜用无水乙醇浸泡12小时后，于105℃干燥60分钟，得到厚度为0.4mm的改性聚丙烯纤维膜；
(2)称量各重量份的原料：改性聚丙烯纤维膜60重量份、竹纤维40重量份和异氰酸酯2重量份；
(3)将异氰酸酯均匀喷洒在竹纤维表面；
(4)铺装：采用叠加方式，将改性聚丙烯纤维膜和喷洒异氰酸酯后的竹纤维铺装成板柸，将其放入热压机中，热压温度为185℃，热压时间为1.5分钟/mm，热压压力为5MPa，取出，冷却至室温，得到密度为0.75g/cm3的环保PP纤维板。
所述改性聚丙烯为长支链聚丙烯，其制备工艺为：将聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯及过氧化二异丙苯以质量比10：0.02：0.01：0.001混合均匀，得到混合料Ⅰ；将混合料Ⅰ投入流变仪中进行熔融接枝反应，设定温度为180℃，转子转速为60转/分钟，接枝反应时间为5分钟，得到接枝产物；将接枝产物与二甲苯以固液比为1：30(g/mL)混合均匀，加热至95℃，然后加入二甲苯体积2倍的丙酮，以300转/分钟的转速搅拌20分钟后，有沉淀析出，采用300目滤布过滤，将滤饼于温度70℃、真空度0.07MPa的条件下干燥10小时，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯；将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、聚六亚甲基单胍盐酸盐和抗氧化剂1010以质量比100：0.5：0.1混合均匀，得到混合料Ⅱ；将混合料Ⅱ在流变仪上进行支化反应，设定温度为180℃，转子转速为60转/分钟，反应时间为4分钟，得到长支链聚丙烯。
所述竹纤维为等离子处理后的竹纤维，其制备工艺为：将竹纤维在丙酮中浸泡40分钟，竹纤维与丙酮的固液比为1：20(g/mL)，将竹纤维取出，用流动的水冲洗3分钟后，于100℃干燥2小时，得到干燥的竹纤维；将干燥的竹纤维置于等离子体设备内，通入丙烯气体，设备输出功率为50W，气体压强为15Pa，等离子体处理时间为0.5分钟，得到等离子处理后的竹纤维。
实施例5环保PP纤维板及其制备方法
环保PP纤维板配方：改性聚丙烯纤维膜60重量份、竹纤维40重量份和异氰酸酯2重量份。
环保PP纤维板的制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性聚丙烯纤维膜：将改性聚丙烯与癸二酸二辛酯投入喷丝液釜中，改性聚丙烯与癸二酸二辛酯的质量比为1:3，将改性聚丙烯与癸二酸二辛酯混合后在氮气气氛下加热至190℃，然后以300转/分钟的转速搅拌2小时，形成混合液，随后将混合液于温度180℃，真空度-0.07MPa的条件下真空脱泡60分钟，得到喷丝液；将喷丝液通过熔体泵供料给双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定为190℃，经过双螺杆挤出机挤出输送纺丝泵，供料给喷丝板，喷丝板温度为180℃，同时芯液釜内芯液通过芯液泵定量供料给喷丝板，芯液为乙酰柠檬酸三丁酯，芯液温度为70℃，熔融体通过喷头，经口模流出，进入温度20℃的水浴中冷却固化成型，得到改性聚丙烯纤维，将纤维用卷绕机卷绕于绕丝辊上，得到改性聚丙烯纤维膜；将改性聚丙烯纤维膜于105℃放置30分钟，以消除纤维热应力，然后将改性聚丙烯纤维膜用无水乙醇浸泡12小时后，于105℃干燥60分钟，得到厚度为0.4mm的改性聚丙烯纤维膜；
(2)称量各重量份的原料：改性聚丙烯纤维膜60重量份、竹纤维40重量份和异氰酸酯2重量份；
(3)将异氰酸酯均匀喷洒在竹纤维表面；
(4)铺装：采用叠加方式，将改性聚丙烯纤维膜和喷洒异氰酸酯后的竹纤维铺装成板柸，将其放入热压机中，热压温度为185℃，热压时间为1.5分钟/mm，热压压力为5MPa，取出，冷却至室温，得到密度为0.75g/cm3的环保PP纤维板。
所述改性聚丙烯为长支链聚丙烯，其制备工艺为：将聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯及过氧化二异丙苯以质量比10：0.02：0.01：0.001混合均匀，得到混合料Ⅰ；将混合料Ⅰ投入流变仪中进行熔融接枝反应，设定温度为180℃，转子转速为60转/分钟，接枝反应时间为5分钟，得到接枝产物；将接枝产物与二甲苯以固液比为1：30(g/mL)混合均匀，加热至95℃，然后加入二甲苯体积2倍的丙酮，以300转/分钟的转速搅拌20分钟后，有沉淀析出，采用300目滤布过滤，将滤饼于温度70℃、真空度0.07MPa的条件下干燥10小时，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯；将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、聚六亚甲基单胍盐酸盐和抗氧化剂1010以质量比100：0.5：0.1混合均匀，得到混合料Ⅱ；将混合料Ⅱ在流变仪上进行支化反应，设定温度为180℃，转子转速为60转/分钟，反应时间为4分钟，得到长支链聚丙烯。
所述竹纤维为等离子处理后的竹纤维，其制备工艺为：将竹纤维在丙酮中浸泡40分钟，竹纤维与丙酮的固液比为1：20(g/mL)，将竹纤维取出，用流动的水冲洗3分钟后，于100℃干燥2小时，得到干燥的竹纤维；将干燥的竹纤维置于等离子体设备内，通入丙烷气体，设备输出功率为50W，容器内气体压强为15Pa，等离子体处理时间为0.5分钟，得到等离子处理后的竹纤维。
实施例6环保PP纤维板及其制备方法
环保PP纤维板配方：改性聚丙烯纤维膜60重量份、竹纤维40重量份和异氰酸酯2重量份。
环保PP纤维板的制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性聚丙烯纤维膜：将改性聚丙烯与三乙酸甘油酯投入喷丝液釜中，改性聚丙烯与三乙酸甘油酯的质量比为1:3，将改性聚丙烯与三乙酸甘油酯混合后在氮气气氛下加热至190℃，然后以300转/分钟的转速搅拌2小时，形成混合液，随后将混合液于温度180℃，真空度-0.07MPa的条件下真空脱泡60分钟，得到喷丝液；将喷丝液通过熔体泵供料给双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定为190℃，经过双螺杆挤出机挤出输送纺丝泵，供料给喷丝板，喷丝板温度为180℃，同时芯液釜内芯液通过芯液泵定量供料给喷丝板，芯液为乙酰柠檬酸三丁酯，芯液温度为70℃，熔融体通过喷头，经口模流出，进入温度20℃的水浴中冷却固化成型，得到改性聚丙烯纤维，将纤维用卷绕机卷绕于绕丝辊上，得到改性聚丙烯纤维膜；将改性聚丙烯纤维膜于105℃放置30分钟，以消除纤维热应力，然后将改性聚丙烯纤维膜用无水乙醇浸泡12小时后，于105℃干燥60分钟，得到厚度为0.4mm的改性聚丙烯纤维膜；
(2)称量各重量份的原料：改性聚丙烯纤维膜60重量份、竹纤维40重量份和异氰酸酯2重量份；
(3)将异氰酸酯均匀喷洒在竹纤维表面；
(4)铺装：采用叠加方式，将改性聚丙烯纤维膜和喷洒异氰酸酯后的竹纤维铺装成板柸，将其放入热压机中，热压温度为185℃，热压时间为1.5分钟/mm，热压压力为5MPa，取出，冷却至室温，得到密度为0.75g/cm3的环保PP纤维板。
所述改性聚丙烯为长支链聚丙烯，其制备工艺为：将聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯及过氧化二异丙苯以质量比10：0.02：0.01：0.001混合均匀，得到混合料Ⅰ；将混合料Ⅰ投入流变仪中进行熔融接枝反应，设定温度为180℃，转子转速为60转/分钟，接枝反应时间为5分钟，得到接枝产物；将接枝产物与二甲苯以固液比为1：30(g/mL)混合均匀，加热至95℃，然后加入二甲苯体积2倍的丙酮，以300转/分钟的转速搅拌20分钟后，有沉淀析出，采用300目滤布过滤，将滤饼于温度70℃、真空度0.07MPa的条件下干燥10小时，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯；将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、聚六亚甲基单胍盐酸盐和抗氧化剂1010以质量比100：0.5：0.1混合均匀，得到混合料Ⅱ；将混合料Ⅱ在流变仪上进行支化反应，设定温度为180℃，转子转速为60转/分钟，反应时间为4分钟，得到长支链聚丙烯。
所述竹纤维为等离子处理后的竹纤维，其制备工艺为：将竹纤维在丙酮中浸泡40分钟，竹纤维与丙酮的固液比为1：20(g/mL)，将竹纤维取出，用流动的水冲洗3分钟后，于100℃干燥2小时，得到干燥的竹纤维；将干燥的竹纤维置于等离子体设备内，通入丙烯气体，设备输出功率为50W，气体压强为15Pa，等离子体处理时间为0.5分钟，得到等离子处理后的竹纤维。
对实施例6的环保PP纤维板的物理力学性能进行测试，参照国家标准GB/T 17657-1999进行，测试仪器采用购自深圳新三思材料检测有限公司、型号为CMT5504的力学性能试验机。静曲强度参考GB/T 17657-1999中4.9节进行，试件尺寸为50mm×50mm×150mm，测试速度为5mm/分钟，跨度为100mm。弹性模量参考GB/T 17657-1999中4.9节进行，试件尺寸为50mm×50mm×150mm，测试速度5mm/分钟，跨度为100mm。内结合强度参考GB/T 17657-1999中4.8节进行，试件尺寸为50mm×50mm×10mm，测试速度为3mm/分钟。经测试，实施例6的内结合强度为1.713MPa，静曲强度为43.19MPa，弹性模量为4338MPa。
对实施例6的环保PP纤维板的表面耐磨性能进行测试，参考GB/T17657-1999中4.38节进行，测试仪器采用标准集团(香港)有限公司提供的型号为TABER的耐划痕试验仪。测试前试件在温度23℃、相对湿度50％的环境中处理7天。试件长为110mm，宽为110mm，孔的直径为8mm，试件夹转速为60转/分钟，研磨轮的作用力为5N。经测试，实施例6的环保PP纤维板的耐磨转数为4450转。
对实施例6的环保PP纤维板的耐污染性能进行测试，参考GB/T17657-1999中4.36节方法1进行。耐污染性能分级标准：1级，无明显变化；2级，光泽和(或)颜色有轻微变化；3级，光泽和(或)颜色有中等变化；4级，光泽和(或)颜色有明显变化；5级，表面开裂和(或)鼓泡。经测试，实施例7的环保PP纤维板的耐污染性能为1级。
实施例7环保PP纤维板及其制备方法
环保PP纤维板配方：改性聚丙烯纤维膜60重量份、竹纤维40重量份和异氰酸酯2重量份。
环保PP纤维板的制备方法包括以下步骤：
(1)制备改性聚丙烯纤维膜：将改性聚丙烯与有机溶剂投入喷丝液釜中，改性聚丙烯与有机溶剂的质量比为1:3，所述有机溶剂为癸二酸二辛酯和三乙酸甘油酯以质量比为3：2混合而成，将改性聚丙烯与有机溶剂混合后在氮气气氛下加热至190℃，然后以300转/分钟的转速搅拌2小时，形成混合液，随后将混合液于温度180℃，真空度-0.07MPa的条件下真空脱泡60分钟，得到喷丝液；将喷丝液通过熔体泵供料给双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定为190℃，经过双螺杆挤出机挤出输送纺丝泵，供料给喷丝板，喷丝板温度为180℃，同时芯液釜内芯液通过芯液泵定量供料给喷丝板，芯液为乙酰柠檬酸三丁酯，芯液温度为70℃，熔融体通过喷头，经口模流出，进入温度20℃的水浴中冷却固化成型，得到改性聚丙烯纤维，将纤维用卷绕机卷绕于绕丝辊上，得到改性聚丙烯纤维膜；将改性聚丙烯纤维膜于105℃放置30分钟，以消除纤维热应力，然后将改性聚丙烯纤维膜用无水乙醇浸泡12小时后，于105℃干燥60分钟，得到厚度为0.4mm的改性聚丙烯纤维膜；
(2)称量各重量份的原料：改性聚丙烯纤维膜60重量份、竹纤维40重量份和异氰酸酯2重量份；
(3)将异氰酸酯胶均匀喷洒在木纤维表面；
(4)铺装：采用叠加方式，将改性聚丙烯纤维膜和喷洒异氰酸酯后的竹纤维铺装成板柸，将其放入热压机中，热压温度为185℃，热压时间为1.5分钟/mm，热压压力为5MPa，取出，冷却至室温，得到密度为0.75g/cm3的环保PP纤维板。
所述改性聚丙烯为长支链聚丙烯，其制备工艺为：将聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯及过氧化二异丙苯以质量比10：0.02：0.01：0.001混合均匀，得到混合料Ⅰ；将混合料Ⅰ投入流变仪中进行熔融接枝反应，设定温度为180℃，转子转速为60转/分钟，接枝反应时间为5分钟，得到接枝产物；将接枝产物与二甲苯以固液比为1：30(g/mL)混合均匀，加热至95℃，然后加入二甲苯体积2倍的丙酮，以300转/分钟的转速搅拌20分钟后，有沉淀析出，采用300目滤布过滤，将滤饼于温度70℃、真空度0.07MPa的条件下干燥10小时，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯；将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、聚六亚甲基单胍盐酸盐和抗氧化剂1010以质量比100：0.5：0.1混合均匀，得到混合料Ⅱ；将混合料Ⅱ在流变仪上进行支化反应，设定温度为180℃，转子转速为60转/分钟，反应时间为4分钟，得到长支链聚丙烯。
所述竹纤维为等离子处理后的竹纤维，其制备工艺为：将竹纤维在丙酮中浸泡40分钟，竹纤维与丙酮的固液比为1：20(g/mL)，将竹纤维取出，用流动的水冲洗3分钟后，于100℃干燥2小时，得到干燥的竹纤维；将干燥的竹纤维置于等离子体设备内，通入丙烯气体，设备输出功率为50W，气体压强为15Pa，等离子体处理时间为0.5分钟，得到等离子处理后的竹纤维。
对实施例7的环保PP纤维板的物理力学性能进行测试，参照国家标准GB/T 17657-1999进行，测试仪器采用购自深圳新三思材料检测有限公司、型号为CMT5504的力学性能试验机。静曲强度参考GB/T 17657-1999中4.9节进行，试件尺寸为50mm×50mm×150mm，测试速度为5mm/分钟，跨度为100mm。弹性模量参考GB/T 17657-1999中4.9节进行，试件尺寸为50mm×50mm×150mm，测试速度5mm/分钟，跨度为100mm。内结合强度参考GB/T 17657-1999中4.8节进行，试件尺寸为50mm×50mm×10mm，测试速度为3mm/分钟。经测试，实施例7的内结合强度为1.856MPa，静曲强度为45.73MPa，弹性模量为4407MPa。
对实施例7的环保PP纤维板的表面耐磨性能进行测试，参考GB/T17657-1999中4.38节进行，测试仪器采用标准集团(香港)有限公司提供的型号为TABER的耐划痕试验仪。测试前试件在温度23℃、相对湿度50％的环境中处理7天。试件长为110mm，宽为110mm，孔的直径为8mm，试件夹转速为60转/分钟，研磨轮的作用力为5N。经测试，实施例7的环保PP纤维板的耐磨转数为4700转。
对实施例7的环保PP纤维板的耐污染性能进行测试，参考GB/T17657-1999中4.36节方法1进行。耐污染性能分级标准：1级，无明显变化；2级，光泽和(或)颜色有轻微变化；3级，光泽和(或)颜色有中等变化；4级，光泽和(或)颜色有明显变化；5级，表面开裂和(或)鼓泡。经测试，实施例7的环保PP纤维板的耐污染性能为1级。
测试例1
对实施例1-5的环保PP纤维板的物理力学性能进行测试，参照国家标准GB/T17657-1999进行，测试仪器采用购自深圳新三思材料检测有限公司、型号为CMT5504的力学性能试验机。
静曲强度参考GB/T 17657-1999中4.9节进行，试件尺寸为50mm×50mm×150mm，测试速度为5mm/分钟，跨度为100mm。
弹性模量参考GB/T 17657-1999中4.9节进行，试件尺寸为50mm×50mm×150mm，测试速度5mm/分钟，跨度为100mm。
内结合强度参考GB/T 17657-1999中4.8节进行，试件尺寸为50mm×50mm×10mm，测试速度为3mm/分钟。
物理力学性能测试结果表见表1。
表1：物理力学性能测试结果
测试例2
对实施例1-5的环保PP纤维板的表面耐磨性能进行测试，参考GB/T17657-1999中4.38节进行，测试仪器采用标准集团(香港)有限公司提供的型号为TABER的耐划痕试验仪。测试前试件在温度23℃、相对湿度50％的环境中处理7天。试件长为110mm，宽为110mm，孔的直径为8mm，试件夹转速为60转/分钟，研磨轮的作用力为5N。具体测试结果见表2。
表2：表面耐划痕性能测试结果表
测试例3
对实施例1-5的环保PP纤维板的耐污染性能进行测试，参考GB/T17657-1999中4.36节方法1进行。耐污染性能分级标准：1级，无明显变化；2级，光泽和(或)颜色有轻微变化；3级，光泽和(或)颜色有中等变化；4级，光泽和(或)颜色有明显变化；5级，表面开裂和(或)鼓泡。具体测试结果见表3。
表3：耐污染性能测试结果表
耐污染性能
实施例1 3级
实施例2 3级
实施例3 2级
实施例4 1级
实施例5 1级
从上述数据可以看出，实施例2相较于实施例1，环保PP纤维板的综合性能得以提高，这大概是由于实施例2采用甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的聚丙烯，甲基丙烯酸缩水甘油酯含有活性双键和环氧基团，甲基丙烯酸缩水甘油酯与聚丙烯进行熔融接枝反应，在分子链上引入能与胺基、羧基、羟基等官能团反应的环氧基，提高聚丙烯的相容性，改善聚丙烯与天然纤维之间的界面性能。聚丙烯的熔体强度较低，应变硬化行为较弱，在热加工过程中容易导致不易脱模，且制品产生缺陷。实施例3采用支链化的聚丙烯，支化链的引入使得聚丙烯的熔融温度降低，结晶温度和熔体强度提高。复合材料的性能不仅取决于增强材料和基质材料的性能，而且取决于增强材料和基质材料组分间的界面相容性，并且后者对复合材料的性能有很大的影响。实施例4-7采用等离子体处理后的竹纤维，PP纤维板的性能得以提升，这大概是由于等离子体对竹纤维产生刻蚀作用，竹纤维表面粗糙度增加，同时在竹纤维表面接枝聚合，引入甲基、乙基等官能团，这两者协同作用，改善了PP和竹纤维之间的界面性能。比较实施例4和实施例5可以知道，丙烯等离子体处理比丙烷等离子体处理能更有效的提高竹纤维与聚丙烯基材的界面粘合能力，这可能是丙烯等离子体能够接枝更多的烯烃基团在纤维表面。

Claims (10)

1.一种环保PP纤维板，其特征在于，所述环保PP纤维板原料包括聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜、天然纤维和补强剂。
2.如权利要求1所述的环保PP纤维板，其特征在于，所述环保PP纤维板原料由以下重量份组成：聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜40-60重量份、天然纤维20-40重量份和补强剂2-5重量份。
3.如权利要求2所述的环保PP纤维板，其特征在于，所述补强剂为异氰酸酯和/或三聚氰胺树脂。
4.如权利要求2所述的环保PP纤维板，其特征在于，所述改性聚丙烯为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯，其制备工艺为：将聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯及过氧化二异丙苯以质量比为10：(0.01-0.03)：(0.01-0.03)：(0.001-0.003)混合均匀，得到混合料；将混合料投入流变仪中进行熔融接枝反应，设定温度为170-180℃，转子转速为60-80转/分钟，接枝反应时间为4-6分钟，得到接枝产物；将接枝产物与二甲苯以固液比为1：(30-40)(g/mL)混合均匀，加热至90-95℃，然后加入二甲苯体积2-3倍的丙酮，以300-400转/分钟的转速搅拌20-30分钟后，有沉淀析出，采用200-300目滤布过滤，将滤饼于温度70-80℃、真空度0.06-0.07MPa的条件下干燥10-12小时，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯。
5.如权利要求2所述的环保PP纤维板，其特征在于，所述改性聚丙烯为长支链聚丙烯，其制备工艺为：将聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯及过氧化二异丙苯以质量比为10：(0.01-0.03)：(0.01-0.03)：(0.001-0.003)混合均匀，得到混合料Ⅰ；将混合料Ⅰ投入流变仪中进行熔融接枝反应，设定温度为170-180℃，转子转速为60-80转/分钟，接枝反应时间为4-6分钟，得到接枝产物；将接枝产物与二甲苯以固液比为1：(30-40)(g/mL)混合均匀，加热至90-95℃，然后加入二甲苯体积2-3倍的丙酮，以300-400转/分钟的转速搅拌20-30分钟后，有沉淀析出，采用200-300目滤布过滤，将滤饼于温度70-80℃、真空度0.06-0.07MPa的条件下干燥10-12小时，得到甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯；将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯、聚六亚甲基单胍盐酸盐和抗氧化剂以质量比100：(0.3-0.6)：(0.1-0.2)混合均匀，得到混合料Ⅱ；将混合料Ⅱ在流变仪上进行支化反应，设定温度为170-190℃，转子转速为60-80转/分钟，反应时间为4-5分钟，得到长支链聚丙烯。
6.如权利要求4或5所述的环保PP纤维板，其特征在于，所述天然纤维为等离子处理后的天然纤维，其制备工艺为：将天然纤维在丙酮中浸泡30-40分钟，天然纤维与丙酮的固液比为1：(10-20)(g/mL)，将天然纤维取出，用流动的水冲洗3-5分钟后，于100-105℃干燥2-3小时，得到干燥的天然纤维；将干燥的天然纤维置于等离子体设备内，通入等离子处理气体，设备输出功率为50-100W，气体压强为10-15Pa，等离子体处理时间为0.5-1分钟，得到等离子处理后的天然纤维。
7.如权利要求6所述的环保PP纤维板，其特征在于，所述等离子处理气体为丙烯、丙烷、氦气中的一种。
8.如权利要求2所述的环保PP纤维板，其特征在于，所述天然纤维为木纤维、麻纤维、麦秆纤维、棉秆纤维、竹纤维中的一种或几种的混合物。
9.如权利要求1-8中任一项所述的环保PP纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜：将聚丙烯或改性聚丙烯与有机溶剂投入喷丝液釜中，聚丙烯或改性聚丙烯与有机溶剂的质量比为1:(3-5)，将聚丙烯或改性聚丙烯与有机溶剂混合后在氮气气氛下加热至180-195℃，然后以300-400转/分钟的转速搅拌2-3小时，形成混合液，随后将混合液于温度180-195℃，真空度-0.09～-0.06MPa的条件下真空脱泡40-60分钟，得到喷丝液；将喷丝液通过熔体泵供料给双螺杆挤出机，双螺杆挤出机温度设定为190-195℃，经过双螺杆挤出机挤出输送纺丝泵，供料给喷丝板，喷丝板温度为175-185℃，同时芯液釜内芯液通过芯液泵定量供料给喷丝板，芯液为乙酰柠檬酸三丁酯，芯液温度为50-80℃，熔融体通过喷头，经口模流出，进入温度20-25℃的水浴中冷却固化成型，得到聚丙烯纤维或改性聚丙烯纤维，将纤维用卷绕机卷绕于绕丝辊上，得到聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜；将聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜于100-105℃放置30-60分钟，以消除纤维热应力，然后将聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜用无水乙醇浸泡12-24小时后，于100-105℃干燥30-60分钟，得到聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜；
(2)称量各重量份的原料：聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜40-60重量份、天然纤维20-40重量份和补强剂2-5重量份；
(3)将补强剂均匀喷洒在天然纤维表面；
(3)铺装：采用叠加方式，将聚丙烯纤维膜或改性聚丙烯纤维膜和喷洒补强剂后的天然纤维铺装成板柸，将其放入热压机中，热压温度为180-190℃，热压时间为1.5分钟/mm，热压压力为4-6MPa，取出，冷却至室温，得到环保PP纤维板。
10.根据权利要求9所述的环保PP纤维板，其特征在于，所述有机溶剂为癸二酸二辛酯、三乙酸甘油酯、乙二醇、N-甲基吡咯烷酮的一种或几种的组合物。
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