CN107778643A - 一种植物纤维增强不同牌号聚丙烯复配复合材料的制备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及植物纤维填充改性聚丙烯技术领域，尤其是一种植物纤维增强不同牌号聚丙烯复配复合材料的制备方法；所述植物纤维填充改性聚丙烯复合材料的质量份数组成如下：聚丙烯树脂70‑90份、目数为150目~300目的植物纤维粉末15~25份、相容剂2~5份、偶联剂1~3份、白油1~2份。不同牌号的聚丙烯树脂做出来的产品，冲击强度、拉伸强度等有一定的差异；采用两种性能差别很大的牌号的聚丙烯树脂进行共混，能提升了复合材料的拉伸强度、弯曲强度等。

Description

一种植物纤维增强不同牌号聚丙烯复配复合材料的制备
技术领域
本发明属于植物纤维填充改性聚丙烯技术领域，具体涉及一种植物纤维增强不同牌号聚丙烯复配复合材料的制备方法。
背景技术
天然植物纤维复合材料是以天然植物纤维作增强材料,树脂作基体的一种复合材料。传统的纤维增强复合材料是由聚丙烯纤维、玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维或碳纤维等化学纤维组成的,它们一般都存在着耗能大、造价高、易污染环境等问题。与化学纤维相比,各种天然植物纤维具有价廉、可回收、可降解、可再生等优点,并具有一般纤维的强度和刚度,且比重较小,比强度、比刚度均较高。以天然植物纤维为增强基的复合材料同样具有优良的性能，如价格较低，密度小、强度良好、热性能优良等。
但是,相对于进行得如火如荼的高性能化学纤维增强复合材料及无机填料增强复合材料的研究,天然植物纤维增强复合材料的研究投入还是太少,关于天然植物纤维增强复合材料的报道和相应的各种标准也比较缺乏。专利申请号99116291.9《天然复合材料的制备方法》；专利申请号02149613.7《天然植物纤维增强的可完全降解的聚合物复合材料及其制备方法》。这些制备方法没有很好的解决复合材料界面弱，相容性差等技术问题，植物纤维增强效果不显著。专利申请号CN201210112141.3《一种高强度聚丙烯玻纤复合材料及其制备方法》，玻纤增强复合材料的研究比较透彻，性能优异，但材料刚性不足、热性能差、不环保等。
可作增强基的天然植物纤维的种类很多, 纤维素纤维主要有木材、棉纤维、麻纤维、椰纤维、竹纤维等；茎秆类纤维主要有稻草、麦秆、玉米秆、高梁秆、麻秆、向日葵秆、棉花秆、烟秆、小米秆、黄豆秆等。由于现有植物纤维增强复合材料的技术不足，与玻璃纤维、碳纤维，无机填料等传统的增强材料相比,天然植物纤维增强复合材料的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度等力学性能达不到应用要求。
本发明使用的牌号BX3900聚丙烯树脂的弯曲强度、弯曲模量、熔融指数、简支梁无缺口冲击强度好；而牌号B8101 聚丙烯树脂的拉伸强度和简支梁缺口冲击强度好。单独使用一种聚丙烯树脂，性能达不到项目的各项指标。而将两种性能差异很大的两种聚丙烯树脂复配，调整比例能优化改性树脂的性能。
发明内容
本发明克服现有技术中的不足，提供一种成本低、环保、力学性能好的聚丙烯/植物纤维复合材料，以替代目前市场上的聚丙烯/滑石粉复合材料。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
其原料组分按重量计，配方如下：两种牌号聚丙烯树脂共70~90份、目数为150目~300目植物纤维粉末15~25份、相容剂2~5份、偶联剂1~3份、白油1~2份。
一种植物纤维增强不同牌号聚丙烯复配复合材料的制备方法，其方法包括以下步骤：
（1）将植物纤维粉末60℃烘干24个小时。然后称取15~25份植物纤维粉末；
（2）称取两种牌号聚丙烯树脂总共70~90份，2~5份相容剂、1~3份偶联剂、1~2份白油，并将步骤（1）中的植物纤维粉末加入高混机中，高混4-6min；
(3) 将步骤（2）所得物料加入双螺杆挤出机，在温度170-180℃、转速260-300、主喂料频率7-9、侧喂料频率0的工艺条件下造粒，制备本发明所述的聚丙烯/植物纤维复合材料。
本发明所述的一种植物纤维增强不同牌号聚丙烯复配复合材料的制备方法，具有以下优点：
1、本发明涉及的聚丙烯/植物纤维复合材料是采用的植物纤维粉末作为原料，密度低、来源广泛易得且环保、价格低廉，能够使资源得到合理地开发与利用，具有显著的社会价值和经济价值；
2、本发明制备的聚丙烯/植物纤维复合材料密度小且具有良好的机械性能、耐热性能，可应用于汽车轻量化材料达到节能减排的目的，降低环境污染；
3、本发明涉及的聚丙烯/植物纤维复合材料能够在双螺杆挤出机中一步完成，制备工艺简单且易于操作，适合大规模工业化生产；
4、本发明使用两种牌号BX3900和B8101的聚丙烯树脂复配使用，优化了聚丙烯/植物纤维复合材料的性能。
具体实施方式
实施例中所用的原材料，除特殊说明外，实施例中各组分都为重量份。
实施例1
（1）将稻壳粉放在烘箱中60℃烘干24小时；
（2）称取80份的聚丙烯树脂，BX3900/B8101为50/30，5份相容剂、2份木塑偶联剂、2份白油，同时加入步骤（1）中的稻壳粉末20份，在高混机中共混4-6 min；
（3）将步骤（2）所得物料加入双螺杆挤出机，在温度170-180℃、转速260-300、主喂料频率7-9、侧喂料频率0的工艺条件下造粒，制备本发明所述的聚丙烯/植物纤维复合材料。
对本实施例中制得的聚丙烯/植物纤维复合材料进行检测，包括冲击强度、拉伸强度、弯曲强度在内的质量指标，检测结果如下：
性能对比小结：
本实施例中制得的聚丙烯/植物纤维复合材料简支梁缺口冲击强度、悬臂梁缺口冲击强度、弯曲强度、密度均优于PP+20%滑石粉材料，拉伸强度接近，仅简支梁无缺口冲击强度和弯曲模量相比稍差。
实施例2
（1）将稻壳粉放在烘箱中60℃烘干24小时；
（2）称取80份的聚丙烯树脂，BX3900/B8101为55/25，5份相容剂、2份木塑偶联剂、2份白油，同时加入步骤（1）中的稻壳粉末20份，在高混机中共混4-6 min；
（3）将步骤（2）所得物料加入双螺杆挤出机，在温度170-180℃、转速260-300、主喂料频率7-9、侧喂料频率0的工艺条件下造粒，制备本发明所述的聚丙烯/植物纤维复合材料。
对本实施例中制得的聚丙烯/植物纤维复合材料进行检测，包括冲击强度、拉伸强度、弯曲强度在内的质量指标，检测结果如下：
性能对比小结：
本实施例中制得的聚丙烯/植物纤维复合材料简支梁缺口冲击强度、悬臂梁缺口冲击强度、弯曲强度、密度优于PP+20%滑石粉材料，而拉伸强度接近，简支梁无缺口冲击强度和弯曲模量相比稍差。
实施例3
（1）将稻壳粉放在烘箱中60℃烘干24小时；
（2）称取80份的聚丙烯树脂，BX3900/B8101为60/20、5份相容剂、2份木塑偶联剂、2份白油，同时加入步骤（1）中的稻壳粉末20份，在高混机中共混4-6 min；
（3）将步骤（2）所得物料加入双螺杆挤出机，在温度170-180℃、转速260-300、主喂料频率7-9、侧喂料频率0的工艺条件下造粒，制备本发明所述的聚丙烯/植物纤维复合材料。
对本实施例中制得的聚丙烯/植物纤维复合材料进行检测，包括冲击强度、拉伸强度、弯曲强度在内的质量指标，检测结果如下：
性能对比小结：
本实施例中制得的聚丙烯/植物纤维复合材料悬臂梁缺口冲击强度、弯曲强度、密度优于PP+20%滑石粉材料，而简支梁缺口冲击强度、拉伸强度接近，简支梁无缺口冲击强度和弯曲模量相比稍差。
通过实施例1~3检测结果对比，聚丙烯/植物纤维复合材料性能有一些差异，可以用于有不同需求的产品；所制得的聚丙烯/植物纤维复合材料与PP+20%滑石粉材料的性能相比接近，所制备的植物纤维增强改性聚丙烯复合材料的各项性能优异，足以替代滑石粉填充改性聚丙烯材料。
以上所述，仅是本发明的部分实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明技术方案范围内，对技术内容进行些许更动或修饰，成为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种聚丙烯/植物纤维复合材料及其制备方法，其特征在于所述一种植物纤维增强不同牌号聚丙烯复配复合材料的制备方法：利用植物纤维填充改性聚丙烯，通过熔融挤出法制成复合材料，其原料组分按重量计，配方如下：两种牌号聚丙烯树脂总共70~90份、植物纤维粉末15~25份（目数为150目~300目）、相容剂2~5份、硅烷偶联剂1~3份、白油1~2份。
2.如权利要求书1所述的聚丙烯/植物纤维复合材料，其特征在于所述植物纤维粉末为稻壳粉，秸秆粉，木粉或竹粉的一种。
3.如权利要求书1所述的聚丙烯/植物纤维复合材料，其特征在于所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
4.如权利要求书1所述的聚丙烯/植物纤维复合材料，其特征在于所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、YDH-151、KH-570或木塑偶联剂中的一种。
5.如权利要求书1所述的聚丙烯/植物纤维复合材料，其特征在于所述两种牌号聚丙烯树脂为BX3900和B8101。
6.一种权利要求1-5任一项所述一种植物纤维增强不同牌号聚丙烯复配复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将植物纤维粉末放在烘箱中60℃烘干24小时；然后称取15~25份植物纤维粉末备用；
（2）称取70~90份的两种牌号聚丙烯树脂，2~5份相容剂、1~3份偶联剂、1~2份白油，同时加入步骤（1）中的植物纤维粉末，在高混机中共混4-6 min；
（3）将步骤（2）所得物料加入双螺杆挤出机，在温度170-180℃、转速260-300、主喂料频率7-9、侧喂料频率0的工艺条件下造粒，制备本发明所述的聚丙烯/植物纤维复合材料。
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CN113583338A (zh) * 2021-07-26 2021-11-02 广东省农业科学院作物研究所 一种以烟秆粉为原料的木塑材料及其制备方法
CN113881075A (zh) * 2021-09-13 2022-01-04 西安理工大学 一种烟秆不同部位纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法

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