一種亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體公布了一種亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備工藝。本發(fā)明針對(duì)亞麻落麻纖維堆密度小、體積大并且在樹(shù)脂基體中難于分散的缺點(diǎn)，先對(duì)亞麻落麻纖維進(jìn)行化學(xué)處理，再采用新型的密煉混合-擠出雙階工藝制備亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，即先將亞麻落麻纖維和其他物料加入密煉機(jī)中混合熔融，再把熔融的物料加入擠出機(jī)中擠出造粒。該復(fù)合材料具有質(zhì)輕、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的輕量化設(shè)計(jì)，并廣泛地應(yīng)用于汽車零部件、航空航天等領(lǐng)域。另外，本發(fā)明所用的密煉混合-擠出雙階工藝有效地解決了纖維在樹(shù)脂中分散不理想的問(wèn)題，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較高，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及其制備工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料及 其制備工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，由于全球能源和環(huán)境問(wèn)題日益突出，采用自然界豐富的天然植物纖維替 代傳統(tǒng)纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料逐漸受到人們的關(guān)注，生態(tài)復(fù)合材料（eco-composites)的 概念應(yīng)運(yùn)而生，天然纖維主要是大麻、亞麻、劍麻和苧麻等。與傳統(tǒng)復(fù)合材料相比，生態(tài)復(fù)合 材料可生物降解和循環(huán)利用，在環(huán)境協(xié)調(diào)性和生態(tài)學(xué)方面都具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)。其中，亞麻纖維 主要產(chǎn)于我國(guó)北方，資源豐富，價(jià)格低廉。作為增強(qiáng)材料，其密度較無(wú)機(jī)纖維小，而模量和拉 伸強(qiáng)度與無(wú)機(jī)纖維相近；生長(zhǎng)周期短，加工成本低，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，適合作為復(fù)合材料的增 強(qiáng)體。同時(shí)，亞麻纖維復(fù)合材料可以廣泛應(yīng)用于汽車、建筑、裝潢等領(lǐng)域，具有廣泛的發(fā)展前 旦 〇
[0003] 有關(guān)亞麻纖維/樹(shù)脂基復(fù)合材料的研究表明，目如，亞麻纖維在使用中還存在一 些不足，最大的問(wèn)題為亞麻纖維在數(shù)值基體中易團(tuán)聚，分散困難，針對(duì)此現(xiàn)象，除現(xiàn)有的對(duì) 纖維進(jìn)行改性處理外，也可從復(fù)合材料的制備工藝入手來(lái)解決此問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是為了解決亞麻落麻纖維親水性強(qiáng)，在憎水性的聚丙烯樹(shù)脂基體中易團(tuán) 聚，分散不均勻，從而導(dǎo)致亞麻落麻纖維/聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能較低，不利于其在汽 車工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用等問(wèn)題。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是含6(T80wt%的熔融指數(shù)為1(T25g/10min的聚丙烯樹(shù)脂， 1(T25wt%的亞麻落麻纖維，5?10wt%的增韌劑，(T5wt%的偶聯(lián)劑，(T5wt%的相容劑。其中 亞麻落麻纖維為經(jīng)過(guò)堿處理的纖維；增韌劑為三元乙丙橡膠、乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丙 烯共聚物中的一種或多種；偶聯(lián)劑為Y- (2, 3-環(huán)氧丙氧基）丙基，二甲氧基娃燒和Y-氨 基丙基三乙氧基硅烷中的一種或多種；相容劑為馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯、甲基丙烯酸縮水甘 油酯接枝聚丙烯和甲基丙烯酸接枝聚丙烯中的一種或多種。
[0006] 本發(fā)明的亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料可根據(jù)加工需要和產(chǎn)品用途添加適 當(dāng)助劑，包括抗氧劑(如1010、168、DSTP、3114等)、抗紫外線劑、耐寒劑、色粉以及不影響產(chǎn) 品用途的其他助劑。
[0007] 本發(fā)明的亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備工藝為： (1) 按照配方將各組分稱量好，并放入高速混合機(jī)中混合均勻； (2) 將一定比例的亞麻落麻纖維和混合均勻的其他物料一同放入密煉機(jī)中混合熔融， 此時(shí)應(yīng)控制密煉機(jī)的溫度在180°C以下； (3) 將混合熔融后的物料放入破碎機(jī)中破碎成接近粒狀； (4) 將破碎好的物料倒入雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出、水冷、烘干、切 粒等步驟后即得到顆粒狀的亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料； (5)采用雙螺桿擠出機(jī)制備本發(fā)明產(chǎn)品，雙螺桿擠出機(jī)的各工藝段溫度為170°C、 175°C、175°C、175°C、175°C、180°C、180°C、185°C，螺桿長(zhǎng)徑比為 21 ?46。
[0008] 本發(fā)明針對(duì)亞麻落麻纖維堆密度小、體積大并且在樹(shù)脂基體中難于分散的缺點(diǎn)， 先對(duì)亞麻落麻纖維進(jìn)行化學(xué)處理，再采用新型的密煉混合-擠出雙階工藝制備亞麻落麻纖 維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，即先將亞麻落麻纖維和其他物料加入密煉機(jī)中混合熔融，再把熔 融的物料加入擠出機(jī)中擠出造粒。該復(fù)合材料具有質(zhì)輕、節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的 輕量化設(shè)計(jì)，并廣泛地應(yīng)用于汽車零部件、航空航天等領(lǐng)域。另外，本發(fā)明所用的密煉混 合-擠出雙階工藝有效地解決了纖維在樹(shù)脂中分散不理想的問(wèn)題，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效 率較高，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施 例。
[0010] 實(shí)施例： (1) 按照如表1所示的配方將各組分稱量好，并放入高速混合機(jī)中混合均勻； (2) 將一定比例的亞麻落麻纖維和混合均勻的其他物料一同放入密煉機(jī)中混合熔融 lOmin，密煉機(jī)的溫度在170°C，此為工藝一； (3) 將一定比例的亞麻落麻纖維和混合均勻的其他物料一同放入密煉機(jī)中混合熔融 15min，密煉機(jī)的溫度在180°C，此為工藝二； (4) 將混合熔融后的物料放入破碎機(jī)中破碎成接近粒狀； (5) 將破碎好的物料倒入雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出、水冷、烘干、 切粒等步驟后即得到顆粒狀的亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，具體檢測(cè)結(jié)果如表2所 示； (6) 采用雙螺桿擠出機(jī)制備本發(fā)明產(chǎn)品，雙螺桿擠出機(jī)的各工藝段溫度為170°C、 175°C、175°C、175°C、175°C、180°C、180°C、185°C，螺桿長(zhǎng)徑比為 21 ?46。
[0011] 表1亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的配方

【權(quán)利要求】
1. 一種亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于：含6(T80 wt%的熔融指數(shù)為 10?25 g/10min的聚丙烯樹(shù)脂，10?25 wt%的亞麻落麻纖維，5?10 wt%的增韌劑，0?5 wt%的 偶聯(lián)劑，〇飛wt%的相容劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的亞 麻落麻纖維為經(jīng)過(guò)堿處理的纖維。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的增 韌劑為三元乙丙橡膠、乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丙烯共聚物中的一種或多種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的經(jīng)過(guò)包覆處理技術(shù)處理的精梳亞麻落麻纖維條，其特征在 于所述的偶聯(lián)劑為Y_(2, 3-環(huán)氧丙氧基）丙基，二甲氧基娃燒和氨基丙基二乙氧基 硅烷中的一種或多種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于所述的相 容劑為馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯、甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚丙烯和甲基丙烯酸接枝聚丙烯 中的一種或多種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料，其特征在于依據(jù)不同 的復(fù)合材料性能要求含有抗氧劑、抗紫外線劑、耐寒劑、色粉中的一種或多種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的制備工藝為： (1) 按照配方將各組分稱量好，并放入高速混合機(jī)中混合均勻； (2) 將一定比例的亞麻落麻纖維和混合均勻的其他物料一同放入密煉機(jī)中混合熔融， 此時(shí)應(yīng)控制密煉機(jī)的溫度在180°C以下； (3) 將混合熔融后的物料放入破碎機(jī)中破碎成接近粒狀； (4) 將破碎好的物料倒入雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出、水冷、烘干、切 粒等步驟后即得到顆粒狀的亞麻落麻纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料； (5) 采用雙螺桿擠出機(jī)制備本發(fā)明產(chǎn)品，雙螺桿擠出機(jī)的各工藝段溫度為170°C、 175°C、175°C、175°C、175°C、180°C、180°C、185°C，螺桿長(zhǎng)徑比為 21 ?46。
【文檔編號(hào)】C08L97/02GK104448533SQ201310413287
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】陳志剛, 陳寶巖, 宮克難 申請(qǐng)人:黑龍江鑫達(dá)企業(yè)集團(tuán)有限公司