CN108034136A - 一种增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

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张建军
赵武学
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Abstract

本发明公开了一种增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料的制备方法；属于麻纤维改性聚丙烯技术领域。本发明所述复合材料的质量份数组成如下：聚丙烯树脂60‑70份、麻纤维20‑30份、相容剂5‑10份、偶联剂0‑1份和增韧剂5‑10份；采用双螺杆挤出机加工而成。本发明通过加入麻纤维增强聚丙烯，加入相容剂和偶联剂改善麻纤维与基材之间的相容性，最后加入增韧剂对材料韧性进行改进，使复合材料在力学性能提高的同时，还具有较好的冲击韧性。

Description

一种增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于麻纤维改性聚丙烯技术领域，具体涉及一种增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料及其制备方法。
背景技术
随着世界范围内各种资源的枯竭，环境不断地恶化，为了实现可持续发展，国民经济发展必须以节能环保为前提。汽车工业作为国民经济最重要的支柱产业之一，节能、环保、可回收、轻量化，已成为当今汽车产业发展的热门主题。
麻纤维是一种具有强度高、质量轻、可天然降解、透气性好等特点的天然植物纤维，可用于改性增强聚丙烯材料。制得的聚丙烯复合材料可在汽车的非承力内外饰件等方面应用，具有减重、回收循环利用等特点。麻纤维增强聚丙烯和玻璃纤维增强聚丙烯相比虽然强度有所不及，但其明显的轻量化、可回收、环保等优点更加适应未来汽车的发展趋势。
现有的麻纤维改性聚丙烯复合材料大多需对麻纤维进行预先处理，操作复杂，对于大规模工业生产来说，需要改进生产设备，成本较高；且大多数麻纤维改性后的聚丙烯复合材料虽然力学强度得到提高，但冲击韧性很差，大大限制了其的实际应用。
发明内容
本发明提供一种增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料，该复合材料不仅力学性能得到提升，同时拥有较好的冲击韧性，且重量轻，来源广泛，环保低碳，满足应用于汽车内外饰材料的要求，更具市场竞争力。
以质量份计，本发明的增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料是由下述原料制成的：聚丙烯树脂60-70份、麻纤维20-30份、相容剂5-10份、偶联剂0-1份，和增韧剂5-10份。
进一步地限定，所述麻纤维为黄麻纤维、剑麻纤维、苎麻纤维以及亚麻纤维中的一种或其中几种的任意比混合。
进一步地限定，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯(KT-1)。
进一步地限定，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂YDH-151或硅烷偶联剂KH-570。
进一步地限定，所述增韧剂为线性低密度聚乙烯、乙烯辛烯共聚物、乙烯丁烯共聚物、三元乙丙橡胶中的一种或其中几种的任意比混合。
上述增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料的制备方法是按下述步骤进行的：步骤一、将聚丙烯树脂、相容剂、偶联剂和增韧剂，加入高混机中混合3次，每次混合20s；步骤二、然后通过加料口送入双螺杆挤出机，侧喂料频率0的条件下从侧喂料出料口加入麻纤维，在温度170-185℃、转速200-300r/min、主喂料频率10-20Hz的条件下熔融挤出造粒；即得到增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料。
本发明使用麻纤维作为复合材料的增强体，相比现行的玻璃纤维或碳纤维价格更为低廉、来源更为广泛，从而使麻纤维增强复合材料体现出更多的优点。
本发明减少了传统的麻纤维处理等环节，操作更加简单，更加符合工业生产方式。
本发明使用麻纤维增强聚丙烯复合材料可以减轻汽车自重，从而实现节能减排；符合汽车材料环保、轻量化的发展方向。
具体实施方式
实施例1:本实施例中增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料是通过下述步骤实现的：
步骤一：以质量份计，将62份聚丙烯树脂、8份马来酸酐接枝聚丙烯(KT-1)、0.4份硅烷偶联剂YDH-151和10份线性低密度聚乙烯，加入高混机中混合3次，每次混合20s；
步骤二：然后通过加料口送入双螺杆挤出机，在侧喂料频率0的工艺条件下从侧喂料出料口加入20份黄麻纤维，在温度170℃、转速200r/min、主喂料频率10Hz的条件下熔融挤出造粒，即得到增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料。
实施例2:本实施例中增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料是通过下述步骤实现的：
步骤一：以质量份计，将62份聚丙烯树脂、8份马来酸酐接枝聚丙烯(KT-1)、0.4份硅烷偶联剂KH-550和10份乙烯辛烯共聚物，加入高混机中混合3次，每次混合20s；
步骤二：然后通过加料口送入双螺杆挤出机，在侧喂料频率0的工艺条件下从侧喂料出料口加入20份剑麻纤维，在温度180℃、转速250r/min、主喂料频率15Hz的条件下熔融挤出造粒，即得到增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料。
实施例3:本实施例中增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料是通过下述步骤实现的：
步骤一：以质量份计，将62份聚丙烯树脂、8份马来酸酐接枝聚丙烯(KT-1)、0.4份硅烷偶联剂KH-570和10份乙烯丁烯共聚物，加入高混机中混合3次，每次混合20s；
步骤二：然后通过加料口送入双螺杆挤出机，在侧喂料频率0的工艺条件下从侧喂料出料口加入20份苎麻纤维，在温度185℃、转速300r/min、主喂料频率20Hz的条件下熔融挤出造粒，即得到增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料。
实施例4:本实施例中增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料是通过下述步骤实现的：
步骤一：以质量份计，将70份聚丙烯树脂、5份马来酸酐接枝聚丙烯(KT-1)、1.0份硅烷偶联剂KH-550和5份三元乙丙橡胶，加入高混机中混合3次，每次混合20s；
步骤二：然后通过加料口送入双螺杆挤出机，在侧喂料频率0的工艺条件下从侧喂料出料口加入30份亚麻纤维，在温度185℃、转速300r/min、主喂料频率20Hz的条件下熔融挤出造粒，即得到增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料。
对本实施例1-3中制得的增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料进行检测，包括冲击强度、拉伸强度、弯曲强度等在内的质量指标，检测结果参见表1。
测试标准：
悬臂梁缺口冲击强度按照标准GB/T 1843-2008测试；
拉伸强度按照标准GB/T 1040.2-2006测试；
弯曲强度按照标准GB/T9341-2008测试；
弯曲模量按照标准GB/T9341-2008测试；
密度按照标准GB/T 1033.1-2008测试；
表1：实施例与对比例性能对比表
注：对比例以市面上的PP+20％滑石粉(汽车门内饰板)性能指标为例
通过对比实施例1-3可以发现，麻纤维的引入能够明显增强PP复合材料的力学强度，通过增韧改性后，复合材料依旧具有良好的力学强度，且冲击韧性大大提高。通过与市面上常见的汽车内饰件材料PP+20％滑石粉性能指标对比，本专利所制得的增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料完全能够满足其性能指标要求，且密度更低，可以减轻汽车自重，符合汽车材料环保、轻量化的发展方向。

Claims (8)

1.一种增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料，其特征在于以质量份计，所述复合材料是由下述原料制成的：
聚丙烯树脂60-70份、麻纤维20-30份、相容剂5-10份、偶联剂0-1份，和增韧剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料，其特征在于以质量份计，所述复合材料是由下述原料制成的：
聚丙烯树脂62份、麻纤维20份、相容剂8份、偶联剂0.4份，和增韧剂10份。
3.根据权利要求1所述的一种增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料，其特征在于以质量份计，所述复合材料是由下述原料制成的：
聚丙烯树脂70份、麻纤维30份、相容剂5份、偶联剂1份，和增韧剂5份。
4.根据权利要求1所述的一种增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料，其特征在于所述麻纤维为黄麻纤维、剑麻纤维、苎麻纤维以及亚麻纤维中的一种或其中几种的混合。
5.根据权利要求1所述的一种增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料，其特征在于所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯(KT-1)。
6.根据权利要求1所述的一种增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料，其特征在于所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂YDH-151或硅烷偶联剂KH-570。
7.根据权利要求1所述的一种增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料，其特征在于所述增韧剂为线性低密度聚乙烯、乙烯辛烯共聚物、乙烯丁烯共聚物、三元乙丙橡胶中的一种或其中几种的混合。
8.如权利要求1-7所述的一种增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料的制备方法，其特征在于所述制备方法是按下述步骤进行的：
步骤一、将聚丙烯树脂、相容剂、偶联剂和增韧剂，加入高混机中混合3次，每次混合20s；
步骤二、然后通过加料口送入双螺杆挤出机，侧喂料频率0的条件下从侧喂料出料口加入麻纤维，在温度170-185℃、转速200-300r/min、主喂料频率10-20Hz的条件下熔融挤出造粒；即得到增韧型麻纤维改性聚丙烯复合材料。
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