專利名稱：一種新型竹纖維∕聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚丙烯材料領(lǐng)域，尤其涉及一種新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。聚丙烯作為通用材料的一大類，由于存在熱加工時(shí)收縮率較大，加工和使用過程中易受光、熱、氧和氣候影響而發(fā)生老化，耐寒性差等缺陷，用途受到限制。竹纖維具有獨(dú)特的抗菌、防臭性能及優(yōu)良的著色性、耐磨性、反彈性和電絕緣性，而且具有易加工，成本低等優(yōu)點(diǎn)。木塑復(fù)合材料是國內(nèi)外近年蓬勃興起的一類新型復(fù)合材料，指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的樹脂膠粘劑，與超過50%以上的木粉、稻殼、秸稈等廢植物纖維混合成新的木質(zhì)材料，再經(jīng)擠壓、模壓、注射成型等塑料加工工藝，生產(chǎn)出的板材或型材，其主要用于建材、家具、物流包裝等行業(yè)。將塑料和木質(zhì)粉料按一定比例混合后經(jīng)熱擠壓成型的板材，稱之為擠壓木塑復(fù)合板材?，F(xiàn)有技術(shù)中，已有采用竹纖維及助劑對(duì)聚丙烯進(jìn)行改性的復(fù)合材料，華東理工大學(xué)在2010年6月30日申請(qǐng)的發(fā)明專利201010217542. 6(公開號(hào)CN101880423A，
公開日2010年11月10日)公開了一種竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，該篇專利主要突出利用竹纖維制備復(fù)合材料，原料易得且節(jié)能環(huán)保，對(duì)竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料的性能未作相關(guān)描述，然而由于竹纖維是親水物質(zhì)，聚丙烯是疏水聚合物，所以將其混合后克服其難溶性是非常困難的，也決定了竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了克服上述不足，所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料，該復(fù)合材料的原料竹纖維與聚丙烯能很好地相容，具有優(yōu)良的力學(xué)性能。本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供上述新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料的制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下—種新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料，它以均聚聚丙烯為基材，加入一定比例的竹纖維及助劑，經(jīng)充分混合加工而成，按重量份數(shù)計(jì)，具體配方組成如下
背景技術(shù)：
均聚聚丙烯竹纖維
62. 8 75. 2 份20 38. 7份0. 2 0. 4份
偶聯(lián)劑
馬來酸酐接枝PP
0. 8 1. 2份0. 03 0. 06 份0. 06 0. 13 份
抗氧劑1010抗氧劑168
潤(rùn)滑劑0. 2 0. 7份
分子量調(diào)節(jié)劑0.03-0. 09份。所述的均聚聚丙烯的熔融范圍優(yōu)選為3 6g/10mir^230°C，2. 16Kg)，缺口沖擊強(qiáng)度優(yōu)選為5. 8 7. 8KJ/m2。所述的竹纖維經(jīng)過表面處理，其表面處理的方法為按配方量取竹纖維放入高速攪拌機(jī)中在100 120°C溫度條件下，攪拌40 60分鐘，待竹纖維充分干燥后冷卻至60 70°C，再加入配方量的鈦酸酯偶聯(lián)劑，在70 80°C溫度條件下，進(jìn)行3 6分鐘的攪拌處理。所述的偶聯(lián)劑優(yōu)選為鈦酸酯偶聯(lián)劑。所述的潤(rùn)滑劑優(yōu)選是擴(kuò)散劑EB-FF，如花王EBS。所述的分子量調(diào)節(jié)劑優(yōu)選為過氧化二叔丁基。作為優(yōu)選配方，所述的新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料按重量份數(shù)計(jì)，組成如下
均聚聚丙烯68. 245 份竹纖維29. 9 份偶聯(lián)劑0.3份馬來酸酐接枝PP1份抗氧劑10100. 045 份抗氧劑1680.1份潤(rùn)滑劑0. 35 份分子量調(diào)節(jié)劑0. 06 份。上述新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，它包括如下步驟1、竹纖維的表面處理按配方量取竹纖維放入高速攪拌機(jī)中在100 120°C溫度條件下，攪拌40 60分鐘，待竹纖維充分干燥后冷卻至60 70°C，再加入配方量的鈦酸酯偶聯(lián)劑，在70 80°C溫度條件下，進(jìn)行3 6分鐘的攪拌處理；2、將上述處理好的竹纖維與配方量的均聚聚丙烯、馬來酸酐接枝PP、抗氧劑 1010、抗氧劑168、潤(rùn)滑劑及分子量調(diào)節(jié)劑放入高速攪拌機(jī)中攪拌混合均勻，再加入到雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒即得。其中，優(yōu)選地所述的雙螺桿擠出機(jī)為同向平行嚙合型雙螺桿擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比為40 48，機(jī)筒配有至少一個(gè)加熱單元和至少一個(gè)排氣孔；所述的擠出造粒溫度為140 160度，螺桿轉(zhuǎn)速為10 220rpm，物料停留時(shí)間為 3 5分鐘。有益效果本發(fā)明所述的新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)、本發(fā)明將竹纖維進(jìn)行表面處理，先充分干燥，然后加入偶聯(lián)劑，進(jìn)一步處理使竹纖維表面活化，在其表面包裹一層鈦酸酯偶聯(lián)劑，從而提高了與聚丙烯之間的相容性，具有優(yōu)良的力學(xué)性能；同時(shí)提高了聚丙烯的塑化性能，降低熔體粘度，提高流動(dòng)性，有效地增加體系各組份之間的相容性和分散性，改善材料體系的界面粘接狀況，另外還改善了制品的老化和加工性能，并具有熱穩(wěn)定作用，使聚丙烯的剛性得到大幅度的提高。O)、由于原料竹纖維內(nèi)含纖維并經(jīng)與聚丙烯充分混合，從而具有與聚丙烯相當(dāng)?shù)目箟?、抗彎曲等物理機(jī)械性能，并且其耐用性明顯優(yōu)于聚丙烯。(3)、采用特殊的原料配方，使本發(fā)明形成的新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料具有高模量，流動(dòng)性好、綜合性能優(yōu)異的特點(diǎn)。(4)、由于采用潤(rùn)滑劑提高了流動(dòng)性，采用分子量調(diào)節(jié)劑提高了流動(dòng)速率，使本發(fā)明復(fù)合材料不僅適用于塑料的擠出工藝如擠出片材、板材、管材等，也適用于注塑工藝如小家電外殼，家用電器底座等。(5)、本發(fā)明采用純天然的竹纖維為原料，綠色環(huán)保、制備方法簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境無污染，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等同變換或修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。使用原料
均聚聚丙烯粉料竹纖維
鈦酸酯偶聯(lián)劑馬來酸酐接枝PP抗氧劑168抗氧劑1010擴(kuò)散劑EB-FF
分子量調(diào)節(jié)劑實(shí)施例1取下列重量份數(shù)的原料
均聚聚丙烯68. 245份
型號(hào)045南京煉油廠有限公司
寧波邦博特科技有限公司型號(hào)XY-31-1南京旭陽化工
型號(hào)OY-Jl慈溪?dú)W原貿(mào)易有限公司
蘇州集信貿(mào)易有限公司蘇州集信貿(mào)易有限公司日本花王公司
過氧化二叔丁基常熟強(qiáng)盛化工竹纖維29. 9 份鈦酸酯偶聯(lián)劑0.3份馬來酸酐接枝PP1份抗氧劑10100. 045 份抗氧劑1680.1份潤(rùn)滑劑0. 35 份分子量調(diào)節(jié)劑0. 06 份。具體制備方法按如下步驟進(jìn)行1、竹纖維的表面處理將竹纖維放入高速攪拌機(jī)中在110°C溫度條件下，攪拌50分鐘，待竹纖維充分干燥后冷卻至60°C，再加入鈦酸酯偶聯(lián)劑，在70°C溫度條件下，進(jìn)行3分鐘的攪拌處理；2、將上述處理好的竹纖維與均聚聚丙烯、馬來酸酐接枝PP、抗氧劑1010、抗氧劑168、潤(rùn)滑劑及分子量調(diào)節(jié)劑放入高速攪拌機(jī)中攪拌混合均勻，再加入到雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒即為所述的新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料，其中，該雙螺桿擠出機(jī)為同向平行嚙合型雙螺桿擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比為40 48，機(jī)筒配有6 9個(gè)加熱單元和1 2個(gè)排氣孔，擠出造粒溫度為140 160度，螺桿轉(zhuǎn)速為10 220rpm，物料停留時(shí)間為3 5分鐘。實(shí)施例2取下列重量份數(shù)的原料
均聚聚丙烯75. 16 份竹纖維20份鈦酸酯偶聯(lián)劑0.2份馬來酸酐接枝PP0.8份抗氧劑10100. 03 份抗氧劑1680. 06 份潤(rùn)滑劑0.2份分子量調(diào)節(jié)劑0. 03 份。具體制備方法按如下步驟進(jìn)行1、竹纖維的表面處理將竹纖維放入高速攪拌機(jī)中在100°C溫度條件下，攪拌60分鐘，待竹纖維充分干燥后冷卻至65°C，再加入鈦酸酯偶聯(lián)劑，在80°C溫度條件下，進(jìn)行5分鐘的攪拌處理；其余同實(shí)施例1。實(shí)施例3取下列重量份數(shù)的原料均聚聚丙烯62. 78 份竹纖維38. 7 份鈦酸酯偶聯(lián)劑0.4份馬來酸酐接枝PP1.2份抗氧劑10100. 06 份抗氧劑1680. 13 份潤(rùn)滑劑0.7份分子量調(diào)節(jié)劑0. 09 份。具體制備方法按如下步驟進(jìn)行1、竹纖維的表面處理將竹纖維放入高速攪拌機(jī)中在120°C溫度條件下，攪拌40 分鐘，待竹纖維充分干燥后冷卻至70°C，再加入鈦酸酯偶聯(lián)劑，在75°C溫度條件下，進(jìn)行6 分鐘的攪拌處理；其余同實(shí)施例1。對(duì)比例1 取下列重量份數(shù)的原料均聚聚丙烯 98. 2份抗氧劑1010 0. 6 份抗氧劑168 1. 2 份。具體制備方法按如下步驟進(jìn)行將均聚聚丙烯、抗氧劑1010、抗氧劑168及潤(rùn)滑劑放入高速攪拌機(jī)中攪拌混合均勻，再加入到雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，其中，該雙螺桿擠出機(jī)為同向平行嚙合型雙螺桿擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比為40 48，機(jī)筒配有6 9個(gè)加熱單元和1 2個(gè)排氣孔，能獨(dú)立控制反應(yīng)各個(gè)階段的溫度；擠出造粒溫度為140 160度，螺桿轉(zhuǎn)速為10 220rpm，物料停留時(shí)間為 3 5分鐘。對(duì)比例2:取下列重量份數(shù)的原料
均聚聚丙烯68. 955份
竹纖維29. 9份
馬來酸酐接枝PP1份
抗氧劑10100.045份
抗氧劑1680. 1份。具體制備方法按如下步驟進(jìn)行將均聚聚丙烯、竹纖維、馬來酸酐接枝PP、抗氧劑1010和抗氧劑168放入高速攪拌機(jī)中攪拌，再加入到雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，其中，該雙螺桿擠出機(jī)為同向平行嚙合型雙螺桿擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比為40 48，機(jī)筒配有6 9個(gè)加熱單元和1 2個(gè)排氣孔，能獨(dú)立控制反應(yīng)各個(gè)階段的溫度；擠出造粒溫度為140 160度，螺桿轉(zhuǎn)速為10 220rpm，物料停留
8時(shí)間為3 5分鐘。對(duì)比例3:取下列重量份數(shù)的原料
均聚聚丙烯68. 545 份竹纖維29. 9 份馬來酸酐接枝PP1份抗氧劑10100. 045 份抗氧劑1680.1份潤(rùn)滑劑0. 35 份分子量調(diào)節(jié)劑0. 06 份。具體制備方法按如下步驟進(jìn)行將均聚聚丙烯、竹纖維、馬來酸酐接枝PP、抗氧劑1010、抗氧劑168、潤(rùn)滑劑和分子量調(diào)節(jié)劑放入高速攪拌機(jī)中攪拌，再加入到雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒，其中，該雙螺桿擠出機(jī)為同向平行嚙合型雙螺桿擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比為40 48，機(jī)筒配有6 9個(gè)加熱單元和1 2個(gè)排氣孔，能獨(dú)立控制反應(yīng)各個(gè)階段的溫度；擠出造粒溫度為140 160度，螺桿轉(zhuǎn)速為 10 220rpm，物料停留時(shí)間為3 5分鐘。將上述實(shí)施例1 3及對(duì)比例1 3所得的材料分別進(jìn)行性能檢測(cè)，結(jié)果如下表
所示
權(quán)利要求
1. 一種新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于它以均聚聚丙烯為基材，加入一定量的竹纖維及助劑，經(jīng)充分混合加工而成，按重量份數(shù)計(jì)，具體配方組成如下均聚聚丙烯62. 8 75. 2 份竹纖維20 38. 7份偶聯(lián)劑0. 2 0. 4份馬來酸酐接枝PP0. 8 1. 2份抗氧劑10100. 03 0. 06 份抗氧劑1680. 06 0. 13 份潤(rùn)滑劑0. 2 0. 7份分子量調(diào)節(jié)劑0. 03-0. 09份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的均聚聚丙烯的熔融范圍為3 6g/10min(230°C，2. 16Kg)，缺口沖擊強(qiáng)度為5. 8 7. 8KJ/m2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的竹纖維經(jīng)過表面處理，其表面處理的方法為按配方量取竹纖維放入高速攪拌機(jī)中在100 120°C溫度條件下，攪拌40 60分鐘，待竹纖維充分干燥后冷卻至60 70°C，再加入配方量的偶聯(lián)劑，在70 80°C溫度條件下，進(jìn)行3 6分鐘的攪拌處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的偶聯(lián)劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的潤(rùn)滑劑是擴(kuò)散劑EB-FF。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的分子量調(diào)節(jié)劑為過氧化二叔丁基。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的復(fù)合材料按重量份數(shù)計(jì)，具體配方組成如下均聚聚丙烯68. 245份竹纖維29. 9份偶聯(lián)劑0. 3份馬來酸酐接枝PP1份抗氧劑10100.045份抗氧劑1680. 1份潤(rùn)滑劑0. 35份分子量調(diào)節(jié)劑0.06份。
8.一種制備權(quán)利要求1所述新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料的方法，其特征在于包括如下步驟(1)竹纖維的表面處理按配方量取竹纖維放入高速攪拌機(jī)中在100 120°C溫度條件下，攪拌40 60分鐘，待竹纖維充分干燥后冷卻至60 70°C，再加入配方量的鈦酸酯偶聯(lián)劑，在70 80°C溫度條件下，進(jìn)行3 6分鐘的攪拌處理；(2)將上述處理好的竹纖維與配方量的均聚聚丙烯、馬來酸酐接枝PP、抗氧劑1010、抗氧劑168、潤(rùn)滑劑及分子量調(diào)節(jié)劑放入高速攪拌機(jī)中攪拌混合均勻，再加入到雙螺桿擠出機(jī)中擠出造粒即得。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種制備新型竹纖維/聚丙烯復(fù)合材料的方法，其特征在于所述的雙螺桿擠出機(jī)為同向平行嚙合型雙螺桿擠出機(jī)，長(zhǎng)徑比為40 48，機(jī)筒配有至少一個(gè)加熱單元和至少一個(gè)排氣孔；所述的擠出造粒溫度為140 160度，螺桿轉(zhuǎn)速為10 220rpm，物料停留時(shí)間為3 5分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型竹纖維∕聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，其以均聚聚丙烯為基材，對(duì)竹纖維先進(jìn)行表面處理然后加入接枝物，抗氧劑，潤(rùn)滑劑、分子量調(diào)節(jié)劑，按照比例充分混合而成。本發(fā)明將竹纖維進(jìn)行表面處理，提高了與聚丙烯之間的相容性，具有優(yōu)良的力學(xué)性能；同時(shí)提高了聚丙烯的塑化性能，降低熔體粘度，提高流動(dòng)性，有效地增加體系各組份之間的相容性和分散性，改善材料體系的界面粘接狀況，另外還改善了制品的老化和加工性能，并具有熱穩(wěn)定作用，使聚丙烯的剛性得到大幅度的提高；潤(rùn)滑劑、分子量調(diào)節(jié)劑的加入，提高了流動(dòng)性及流動(dòng)速率，適用于塑料的擠出工藝如擠出片材、板材、管材等，也適用于注塑工藝如小家電外殼，家用電器底座等。
文檔編號(hào)C08L51/06GK102558679SQ20111044763
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者張晨 申請(qǐng)人:蘇州晉圣博高分子材料科技有限公司