CN114957983A - 一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法，聚酰胺20‑83％wt、植物纤维母粒10‑60％wt、偶联剂0.4‑0.9％wt、相容剂5‑15％wt、复配抗氧剂0.8‑1.6％wt、润滑剂0.8‑1.6％wt；其中，聚酰胺可以为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，优选PA6，特性粘度为2.0‑3.2dl/g，优选的2.3‑2.5dl/g的粘度，熔融指数30‑50g/10min(235℃/2.16kg)；植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒；对植物纤维表面活化处理，使用甘油这种三羟基表面活性剂处理植物纤维，和植物纤维的纤维素形成氢键，达到包覆目的，可以有效提高植物纤维与树脂基的相容性，本方法制备简单，且有效改善植物纤维下料困难，不耐高温易烧黄的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别是涉及一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法及其制备方法。
背景技术
近年来，由于木塑复合材料具有成本较低。绿色环保等诸多优点，其市场需求增长很快，尤其表现在室内用品，建筑、宠物、汽车用品等。但是另一方面。快速增长的市场需求的同时，对木塑复合材料的性能提出了更高的要求。尤其是在耐高温木塑材料上需求进一步提高。植物纤维表面含有大量羟基，在高温下(200℃)很容易脱水，植物纤维表面容易焼黄，烧黑，导致木塑材料颜色、外观、性能均受影响。而高温耐材料，一般加工温度均在200℃以上，如何保证植物纤维在200℃以上加工不变色，是拓宽植物纤维应用领域的关键技术之一。
聚酰胺具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低。通过植物纤维增强聚酰胺，不仅可以提高聚酰胺的强度与刚性，还可以降低复合材料的比重，提高其强度与韧性。
中国发明专利(CN103289369A)公开了一种聚酰胺木塑复合材料及其制备方法，通过偶联剂简单处理木粉，木粉和矿物填充一起从侧喂料加入，缩短木粉的加工时间，避免了木粉的烧焦不良，同加入聚烯烃接枝马来酸酐作为相容剂，制备了聚酰胺木塑复合材料，公开说明书中并没有提及在高温下，复合材料颜色变化，同时没有提及如何解决蓬松的木粉下料困难解决方案。
中国发明专利(CN106967282A)公开了一种木塑复合材料及其制备方法，采用聚合方式制备木塑复合材料，整个加工做成温度均在160℃下，聚合过程中，使用了大量的有机溶剂作为固化剂和交联剂，对环境污染较大，不利于批量化生产。
发明内容
发明目的：针对现有技术缺陷，本发明目的是提供一种植物纤维增强聚酰胺复合材料，该材料制备方法简单，无污染，表面不烧黄，烧焦，适合配彩色的复合材料。
本发明通过下述技术方案实现：一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法：按重量百分比计，所述复合材料包括以下组分：
聚酰胺20-83％
植物纤维母粒10-60％
偶联剂0.4-0.9％
相容剂5--15％
复配抗氧剂0.8-1.6％
润滑剂0.8-1.6％
进一步的，聚酰胺为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，粘度为 2.0-3.2dl/g。
作为一种优选方案：聚酰胺为PA6，粘度为2.3-2.5dl/g，熔融指数为30-50g/10min(235℃/2.16kg)。
进一步的，植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒。。
进一步的，偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)的一种。
进一步的，相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种。
进一步的，复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种；
作为一种优选方案，复配抗氧剂为168/1098/1010三者复配，三者比例为2/1/1。
制备植物纤维增强聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A：将聚酰胺，植物纤维母粒，在110℃下干燥4h，将干燥好的聚酰胺树脂抗氧剂、其他助剂在高速混料机中混合，使各组分充分搅拌分散均匀形成混合物；
B:将混合物料加入长径比48/1双螺杆挤出机中熔融挤出，熔融挤出温度在200℃～240℃，螺杆转速为300转/分～500转/分；植物纤维母粒从挤出机的第八区的侧喂料口加入；
C:对挤出的物料进行冷却、风干、切粒、过强磁。
进一步的，所述植物纤维母粒制备方法为：
S1:将植物纤维在100℃下烘干6小试，含水率控制在0.2％以下；
S2:使用甘油，偶联剂KH550对烘干的植物纤维表面处理，甘油添加比例按植物纤维重量15-20％wt，，偶联剂添加量按植物纤维添加量的1-2％wt，搅拌均匀并预热到100-120℃，活化处理15-20min；
S3:处理后的植物纤维和己内酰胺按比例(两者重量比为8比2)混合均匀，真空加热到110-130℃，再加入0.2％催化剂NaOH，保持15-20min，水分含量控制到300ppm以下，制备得到植物纤维增强MC尼龙块；
S4：将植物纤维增强MC尼龙块进行破碎、过筛，最后得到粒子在2-4mm 大小植物纤维母粒。
有益效果：
1.本发明中，对植物纤维表面活化处理，使用甘油这种三羟基表面活性剂处理植物纤维，和植物纤维的纤维素形成氢键，达到包覆目的，可以有效提高植物纤维与树脂基的相容性。
2.本发明中，植物纤维母粒，通过己内酰胺与植物纤维共混，聚合，低温下制备植物纤维母粒，采用MC尼龙二次包覆植物纤维，既保证植物纤维与聚酰胺树脂的相容性，又可以最大保护植物纤维在挤出加工过程中不烧黄烧焦不良。
3.本发明中，可以大量回收使用木粉，谷壳，秸梗等，有良好的加工性，便于推广应用；可锯、可刨、粘结、用钉子或螺钉固定，并且容易维修；不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、不易吸潮变形；也可生物降解，对环境友好
具体实施方式
下面对本发明作更进一步的说明。
实施例1
一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法：按重量百分比计，复合材料包括以下组分：
聚酰胺83％、植物纤维母粒10％、偶联剂0.4％、相容剂5％、复配抗氧剂0.8％、润滑剂0.8％；
其中，聚酰胺可以为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，优选PA6，特性粘度为2.0-3.2dl/g，优选的2.3-2.5dl/g的粘度，熔融指数 30-50g/10min(235℃/2.16kg)；
植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒；
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，优选使用KH550
相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯 -苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种；优选聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(LLDPE-g-GMA)
复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 (1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺 (1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种；优选168/1098/1010 三者复配，三者比例为2/1/1；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，乙烯丙烯酸共聚物，聚二甲基硅氧烷，高分子量超支化聚合物中的任一种，优选聚二甲基硅氧烷。
植物纤维增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A：将聚酰胺，植物纤维母粒，在110℃下干燥4h，将干燥好的聚酰胺树脂抗氧剂、其他助剂在高速混料机中混合，使各组分充分搅拌分散均匀形成混合物；
B:将混合物料加入长径比48/1双螺杆挤出机中熔融挤出，熔融挤出温度在200℃～240℃，螺杆转速为300转/分～500转/分；植物纤维母粒从挤出机的第八区的侧喂料口加入；
C:对挤出的物料进行冷却、风干、切粒、过强磁；
将得到的植物纤维增强聚酰胺复合材料进行机械性能检测，结果见表3。
其中植物纤维母粒为自制，制备方法如下
S1：将植物纤维在100℃下烘干6小试，含水率控制在0.2％以下。
S2：使用甘油，偶联剂KH550对烘干的植物纤维表面处理，甘油添加比例按植物纤维重量15-20％wt，优选20％，偶联剂添加量按植物纤维添加量的1-2％wt，优选1.5％wt，搅拌均匀并预热到100-120℃，活化处理15-20min；
S3：处理后的植物纤维和己内酰胺按比例(两者重量比为8比2)混合均匀，真空加热到110-130℃，再加入0.2％催化剂NaOH，保持15-20min，水分含量控制到300ppm以下，制备得到植物纤维增强MC尼龙块，
S4：植物纤维增强MC尼龙块，破碎后，过筛，得到粒子在2-4mm大小植物纤维母粒
实施例2
一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法：按重量百分比计，复合材料包括以下组分：
聚酰胺70.9％、植物纤维母粒20％、偶联剂0.5％、相容剂7％、复配抗氧剂0.8％、润滑剂0.8％；
其中，聚酰胺可以为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，优选PA6，特性粘度为2.0-3.2dl/g，优选的2.3-2.5dl/g的粘度，熔融指数 30-50g/10min(235℃/2.16kg)；
植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒；
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，优选使用KH550
相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯 -苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种；优选聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(LLDPE-g-GMA)
复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 (1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺 (1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种；优选168/1098/1010 三者复配，三者比例为2/1/1；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，乙烯丙烯酸共聚物，聚二甲基硅氧烷，高分子量超支化聚合物中的任一种，优选聚二甲基硅氧烷。
制备方法与实施例1相同，将得到的植物纤维增强聚酰胺复合材料进行机械性能检测，结果见表3。
植物纤维母粒为制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法：按重量百分比计，复合材料包括以下组分：
聚酰胺58.4％、植物纤维母粒30％、偶联剂0.6％、相容剂9％、复配抗氧剂1％、润滑剂1％；
其中，聚酰胺可以为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，优选PA6，特性粘度为2.0-3.2dl/g，优选的2.3-2.5dl/g的粘度，熔融指数 30-50g/10min(235℃/2.16kg)；
植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒；
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，优选使用KH550
相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯 -苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种；优选聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(LLDPE-g-GMA)
复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 (1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺 (1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种；优选168/1098/1010 三者复配，三者比例为2/1/1；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，乙烯丙烯酸共聚物，聚二甲基硅氧烷，高分子量超支化聚合物中的任一种，优选聚二甲基硅氧烷。
制备方法与实施例1相同，将得到的植物纤维增强聚酰胺复合材料进行机械性能检测，结果见表3。
植物纤维母粒为制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法：按重量百分比计，复合材料包括以下组分：
聚酰胺45.9％、植物纤维母粒40％、偶联剂0.7％、相容剂11％、复配抗氧剂1.2％、润滑剂1.2％；
其中，聚酰胺可以为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，优选PA6，特性粘度为2.0-3.2dl/g，优选的2.3-2.5dl/g的粘度，熔融指数 30-50g/10min(235℃/2.16kg)；
植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒；
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，优选使用KH550
相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯 -苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种；优选聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(LLDPE-g-GMA)
复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 (1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺 (1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种；优选168/1098/1010 三者复配，三者比例为2/1/1；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，乙烯丙烯酸共聚物，聚二甲基硅氧烷，高分子量超支化聚合物中的任一种，优选聚二甲基硅氧烷。
制备方法与实施例1相同，将得到的植物纤维增强聚酰胺复合材料进行机械性能检测，结果见表3。
植物纤维母粒为制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法：按重量百分比计，复合材料包括以下组分：
聚酰胺33.4％、植物纤维母粒50％、偶联剂0.8％、相容剂13％、复配抗氧剂1.4％、润滑剂1.4％；
其中，聚酰胺可以为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，优选PA6，特性粘度为2.0-3.2dl/g，优选的2.3-2.5dl/g的粘度，熔融指数 30-50g/10min(235℃/2.16kg)；
植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒；
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，优选使用KH550
相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯 -苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种；优选聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(LLDPE-g-GMA)
复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 (1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺 (1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种；优选168/1098/1010 三者复配，三者比例为2/1/1；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，乙烯丙烯酸共聚物，聚二甲基硅氧烷，高分子量超支化聚合物中的任一种，优选聚二甲基硅氧烷。
制备方法与实施例1相同，将得到的植物纤维增强聚酰胺复合材料进行机械性能检测，结果见表3。
植物纤维母粒为制备方法与实施例1相同。
实施例6
一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法：按重量百分比计，复合材料包括以下组分：
聚酰胺20.9％、植物纤维母粒60％、偶联剂0.9％、相容剂15％、复配抗氧剂1.6％、润滑剂1.6％；
其中，聚酰胺可以为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，优选PA6，特性粘度为2.0-3.2dl/g，优选的2.3-2.5dl/g的粘度，熔融指数 30-50g/10min(235℃/2.16kg)；
植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒；
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，优选使用KH550
相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种；优选聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(LLDPE-g-GMA)
复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 (1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺 (1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种；优选168/1098/1010 三者复配，三者比例为2/1/1；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，乙烯丙烯酸共聚物，聚二甲基硅氧烷，高分子量超支化聚合物中的任一种，优选聚二甲基硅氧烷。
制备方法与实施例1相同，将得到的植物纤维增强聚酰胺复合材料进行机械性能检测，结果见表3。
植物纤维母粒为制备方法与实施例1相同。
实施例7
一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法：按重量百分比计，复合材料包括以下组分：
聚酰胺45.9％、植物纤维母粒40％、偶联剂0.7％、相容剂11％、复配抗氧剂1.2％、润滑剂1.2％；
其中，聚酰胺可以为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，优选PA6，特性粘度为2.0-3.2dl/g，优选的2.3-2.5dl/g的粘度，熔融指数 30-50g/10min(235℃/2.16kg)；
植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒；
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，优选使用KH550
相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯 -苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种；优选聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(LLDPE-g-GMA)
复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 (1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺 (1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种；优选168/1098/1010 三者复配，三者比例为2/1/1；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，乙烯丙烯酸共聚物，聚二甲基硅氧烷，高分子量超支化聚合物中的任一种，优选聚二甲基硅氧烷。
制备方法与实施例1相同，将得到的植物纤维增强聚酰胺复合材料进行机械性能检测，结果见表3。
植物纤维母粒为制备方法与实施例1相同。
实施例8
一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法：按重量百分比计，复合材料包括以下组分：
聚酰胺51.9％、植物纤维母粒40％、偶联剂0.7％、相容剂5％、复配抗氧剂1.2％、润滑剂1.2％；
其中，聚酰胺可以为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，优选PA6，特性粘度为2.0-3.2dl/g，优选的2.3-2.5dl/g的粘度，熔融指数 30-50g/10min(235℃/2.16kg)；
植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒；
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，优选使用KH550
相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯 -苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种；优选聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(LLDPE-g-GMA)
复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 (1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺 (1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种；优选168/1098/1010 三者复配，三者比例为2/1/1；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，乙烯丙烯酸共聚物，聚二甲基硅氧烷，高分子量超支化聚合物中的任一种，优选聚二甲基硅氧烷。
制备方法与实施例1相同，将得到的植物纤维增强聚酰胺复合材料进行机械性能检测，结果见表3。
植物纤维母粒为制备方法与实施例1相同。
实施例9
一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法：按重量百分比计，复合材料包括以下组分：
聚酰胺48.9％、植物纤维母粒40％、偶联剂0.7％、相容剂8％、复配抗氧剂1.2％、润滑剂1.2％；
其中，聚酰胺可以为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，优选PA6，特性粘度为2.0-3.2dl/g，优选的2.3-2.5dl/g的粘度，熔融指数 30-50g/10min(235℃/2.16kg)；
植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒；
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，优选使用KH550
相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯 -苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种；优选聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(LLDPE-g-GMA)
复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 (1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺 (1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种；优选168/1098/1010 三者复配，三者比例为2/1/1；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，乙烯丙烯酸共聚物，聚二甲基硅氧烷，高分子量超支化聚合物中的任一种，优选聚二甲基硅氧烷。
制备方法与实施例1相同，将得到的植物纤维增强聚酰胺复合材料进行机械性能检测，结果见表3。
植物纤维母粒为制备方法与实施例1相同
对比例1
一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法：按重量百分比计，复合材料包括以下组分：
聚酰胺57.9％、植物纤维母粒0％、偶联剂0.7％、相容剂11％、复配抗氧剂1.2％、润滑剂1.2％，未处理的植物纤维为28％；
其中，聚酰胺可以为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，优选PA6，特性粘度为2.0-3.2dl/g，优选的2.3-2.5dl/g的粘度，熔融指数 30-50g/10min(235℃/2.16kg)；
植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒；
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，优选使用KH550
相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯 -苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种；优选聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(LLDPE-g-GMA)
复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 (1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺 (1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种；优选168/1098/1010 三者复配，三者比例为2/1/1；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，乙烯丙烯酸共聚物，聚二甲基硅氧烷，高分子量超支化聚合物中的任一种，优选聚二甲基硅氧烷。
制备方法与实施例1相同，将得到的植物纤维增强聚酰胺复合材料进行机械性能检测，结果见表3。
对比例2
一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法：按重量百分比计，复合材料包括以下组分：
聚酰胺46.6％、植物纤维母粒40％、偶联剂0％、相容剂11％、复配抗氧剂1.2％、润滑剂1.2％；
其中，聚酰胺可以为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，优选PA6，特性粘度为2.0-3.2dl/g，优选的2.3-2.5dl/g的粘度，熔融指数 30-50g/10min(235℃/2.16kg)；
植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒；
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，优选使用KH550
相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯 -苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种；优选聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(LLDPE-g-GMA)
复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 (1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺 (1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种；优选168/1098/1010 三者复配，三者比例为2/1/1；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，乙烯丙烯酸共聚物，聚二甲基硅氧烷，高分子量超支化聚合物中的任一种，优选聚二甲基硅氧烷。
制备方法与实施例1相同，将得到的植物纤维增强聚酰胺复合材料进行机械性能检测，结果见表3。
植物纤维母粒为制备方法与实施例1相同。
对比例3
一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法：按重量百分比计，复合材料包括以下组分：
聚酰胺56.9％、植物纤维母粒40％、偶联剂0.7％、相容剂0％、复配抗氧剂1.2％、润滑剂1.2％；
其中，聚酰胺可以为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，优选PA6，特性粘度为2.0-3.2dl/g，优选的2.3-2.5dl/g的粘度，熔融指数 30-50g/10min(235℃/2.16kg)；
植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒；
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，优选使用KH550
相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯 -苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种；优选聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(LLDPE-g-GMA)
复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 (1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺 (1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种；优选168/1098/1010 三者复配，三者比例为2/1/1；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，乙烯丙烯酸共聚物，聚二甲基硅氧烷，高分子量超支化聚合物中的任一种，优选聚二甲基硅氧烷。
制备方法与实施例1相同，将得到的植物纤维增强聚酰胺复合材料进行机械性能检测，结果见表3。
植物纤维母粒为制备方法与实施例1相同。
对比例4
一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法：按重量百分比计，复合材料包括以下组分：
聚酰胺47.1％、植物纤维母粒40％、偶联剂0.7％、相容剂11％、复配抗氧剂1.2％、润滑剂0％；
其中，聚酰胺可以为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，优选PA6，特性粘度为2.0-3.2dl/g，优选的2.3-2.5dl/g的粘度，熔融指数 30-50g/10min(235℃/2.16kg)；
植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒；
偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)，优选使用KH550
相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯 -苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种；优选聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(LLDPE-g-GMA)
复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺 (1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种；优选168/1098/1010 三者复配，三者比例为2/1/1；
润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯，乙烯丙烯酸共聚物，聚二甲基硅氧烷，高分子量超支化聚合物中的任一种，优选聚二甲基硅氧烷。
制备方法与实施例1相同，将得到的植物纤维增强聚酰胺复合材料进行机械性能检测，结果见表3。
植物纤维母粒为制备方法与实施例1相同。
表1为实施例1-9的材料配比汇总表
表2为对比例1-4的材料配比汇总表
| 材料名称 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 |
| 聚酰胺PA6 | 57.9 | 46.6 | 56.9 | 47.1 |
| 植物纤维母粒 | 0 | 40 | 40 | 40 |
| 偶联剂 | 0.7 | 0 | 0.7 | 0.7 |
| 相容剂 | 11 | 11 | 0 | 11 |
| 复配抗氧剂 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 0 |
| 润滑剂 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 |
| 未处理木粉 | 28 | 0 | 0 | 0 |
产品性能测试：将上述实施例1-9及对比例1-4所得的一种植物纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法，按照ASTM D792/(GB/T1033)、ASTM D638/(GB/T1040)、ASTM D638/(GB/T1040)、ASTM D790/(GB/T9341)、ASTM D790/(GB/T9341)、ASTM D256/(GB/T1843)、ASTM D648(GB/T1643.1)、ASTM D1238/(GB/T3682)的相关标准分别对其拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、缺口冲击强度、热变形温度、熔融指数进行测试，性能测试数据如表3：
从表1-2结合表3中的性能测试结果可以看出：
1.从实施例1-9和对比例1-4可以看出，植物纤维添加量对材料比重影响很明显，添加量越高，材料比重越小。
2.实施例4/7可以看出，PA6粘度对材料刚性影响明显，使用中高粘度的PA6可以获得刚性更好的木塑复合材料；
3.实施例4/8/9可以看出来，相容剂添加量对材料刚性，韧性影响明显，相容剂添加越多，木塑材料的刚性越小，冲击强度越高。
4.实施例4和对比例1可以看出，使用未处理过的植物纤维制备木塑材料，植物纤维对材料增强效果很差，机械性能下降非常明显，且木塑材料表面的焼黄明显，呈现深棕色。
5.实施例4与对比例2,3,4可以看出，偶联剂，抗氧剂，相容剂的使用，对材料性能，外观，颜色影响明显。。
本发明植物纤维表面活化处理：使用甘油这种三羟基表面活性剂处理植物纤维，和植物纤维的纤维素形成氢键，达到包覆目的，可以有效提高植物纤维与树脂基的相容性。植物纤维母粒，通过己内酰胺与植物纤维共混，聚合，低温下制备植物纤维母粒，采用MC尼龙二次包覆植物纤维，既保证植物纤维与聚酰胺树脂的相容性，又可以最大保护植物纤维在挤出加工过程中不烧黄烧焦不良。
本发明可以大量回收使用木粉，谷壳，秸梗等，有良好的加工性，便于推广应用；可锯、可刨、粘结、用钉子或螺钉固定，并且容易维修；不怕虫蛀、耐老化、耐腐蚀、不易吸潮变形；也可生物降解，对环境友好。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种植物纤维增强聚酰胺复合材料，其特征在于：按重量百分比计，所述复合材料包括以下组分：
聚酰胺20-83％
植物纤维母粒10-60％
偶联剂0.4-0.9％
相容剂5--15％
复配抗氧剂0.8-1.6％
润滑剂0.8-1.6％。
2.根据权利要求1所述的一种植物纤维增强聚酰胺复合材料，其特征在于：聚酰胺为PA6，PA66，PA56，PA12等一种或多种，粘度为2.0-3.2d l/g。
3.根据权利要求2所述的一种植物纤维增强聚酰胺复合材料，其特征在于：聚酰胺为PA6，粘度为2.3-2.5dl/g，熔融指数为30-50g/10min(235℃/2.16kg)。
4.根据权利要求3所述的一种植物纤维增强聚酰胺复合材料，其特征在于：植物纤维母粒为木屑粉、果壳粉、竹粉、秸杆粉、糠壳粉、其它农作物或植物茎叶粉中的一种，经过表面处理，以聚酰胺为载体，制备成植物纤维含量在70％的植物纤维母粒。
5.根据权利要求1所述的一种植物纤维增强聚酰胺复合材料，其特征在于：偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)的一种。
6.根据权利要求5所述的一种植物纤维增强聚酰胺复合材料，其特征在于：相容剂为聚烯烃弹性体接枝马来酸酐、聚烯烃弹性体接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、苯乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、交联的甲基丙烯酸酯类-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、丁二烯-苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂、有机硅橡胶-甲基丙烯酸甲酯类增韧剂中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种植物纤维增强聚酰胺复合材料，其特征在于：复配抗氧剂为四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(1098)、亚磷酸三(2,4二叔丁基苯基)酯(168)、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(627A)中的任一种或几种。
8.根据权利要求7所述的一种植物纤维增强聚酰胺复合材料，其特征在于：复配抗氧剂为168/1098/1010三者复配，三者比例为2/1/1。
9.制备权利要求1所述的一种植物纤维增强聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A：将聚酰胺，植物纤维母粒，在110℃下干燥4h，将干燥好的聚酰胺树脂抗氧剂、其他助剂在高速混料机中混合，使各组分充分搅拌分散均匀形成混合物；
B:将混合物料加入长径比48/1双螺杆挤出机中熔融挤出，其中为了避免植物纤维在螺杆中停留时间过长，高温焼黄，将侧喂料从第五区改到第八区；熔融挤出温度在200℃～240℃，螺杆转速为300转/分～500转/分；植物纤维母粒从挤出机的第八区的侧喂料口加入；
C:对挤出的物料进行冷却、风干、切粒、过强磁。
10.根据权利要求9所述的一种植物纤维增强聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述植物纤维母粒制备方法为：
S1:将植物纤维在100℃下烘干6小试，含水率控制在0.2％以下；
S2:使用甘油，偶联剂KH550对烘干的植物纤维表面处理，甘油添加比例按植物纤维重量15-20％wt，偶联剂添加量按植物纤维添加量的1-2％wt，搅拌均匀并预热到100-120℃，活化处理15-20min；
S3:处理后的植物纤维和己内酰胺按比例(两者重量比为8比2)混合均匀，真空加热到110-130℃，再加入0.2％催化剂NaOH，保持15-20min，水分含量控制到300ppm以下，制备得到植物纤维增强MC尼龙块；
S4：将植物纤维增强MC尼龙块进行破碎、过筛，最后得到粒子在2-4mm大小植物纤维母粒。
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