一種聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種聚丙烯復合材料，特別涉及一種聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚丙烯(iPP)作為五大通用塑料之一，是第一個實現(xiàn)工業(yè)化的合成立體規(guī)整聚合物。由于聚丙烯立體結(jié)構(gòu)規(guī)整，可用注塑、擠塑、吹塑和中空成型等方法進行加工，并且具有質(zhì)輕、耐磨、強度高、疏水性好等優(yōu)異性能。廣泛應用于紡織、包裝、汽車等行業(yè)。但是傳統(tǒng)的聚丙烯由于脆化溫度高，抗沖擊性能差等缺點，在很大程度上限制了其應用。
[0003]利用天然環(huán)保材料改性聚丙烯的性能，包括植物纖維、棉纖維，纖維素類物質(zhì)等，是獲取低成本高性能聚丙烯的有效途徑。尤其是植物纖維與聚丙烯等熱塑性樹脂復合后，具有廉價、無毒無害、力學性能良好等優(yōu)點。但植物纖維本身的不均勻性等缺點是該類復合材料的技術(shù)瓶頸。
[0004]細菌纖維素(BC)是區(qū)別于傳統(tǒng)植物纖維素的一種新型高分子化合物，是由超細纖維組成的超細纖維網(wǎng)，具有人工可控合成，高純度，高結(jié)晶度，高聚合度，力學性能好，生物可降解以及具備一定的孔徑和孔隙率等優(yōu)點?；谏鲜鰞?yōu)點，使細菌纖維素作為改性劑制備高性能聚丙稀復合材料成為可能。
[0005]為了提高細菌纖維素與聚丙烯基體的相容性使其可以在聚丙烯基體中均勻分散，需要對細菌纖維素進行預處理。通常，處理方法有相容劑處理，偶聯(lián)劑處理、酯化改性等。通過相應處理，可以顯著提高復合材料的各類性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種高力學性能的聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于采用馬來酸酐接枝聚丙烯(MA-g-PP)作為相容劑，通過雙螺桿擠出機共混，使得細菌纖維素均勻分散于聚丙烯均聚物基體中，以提供一種力學性能優(yōu)異的聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料的制備方法。
[0008]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料，以重量百分數(shù)計，由以下組分組成:聚丙烯均聚物85?94.5%、馬來酸酐接枝聚丙烯5%和細菌纖維素粉末0.5?10%。采用馬來酸酐接枝聚丙烯作為相容劑，可以使細菌纖維素在聚丙烯基體中均勻分散，從而提高聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料的力學性能。
[0009]優(yōu)選地，所述細菌纖維素粒徑為20?200nm，所述聚丙烯均聚物的重均分子量為20?40萬。
[0010]優(yōu)選地，一種聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料，以重量百分數(shù)計，由以下組分組成:聚丙烯均聚物90%、馬來酸酐接枝聚丙烯5%和細菌纖維素粉末5%。當細菌纖維素重量百分數(shù)為5 %時，所得聚丙烯/細菌纖維素復合材料的拉伸強度和沖擊強度顯著提高，超過5%時復合材料的拉伸強度和沖擊強度又有一定程度的下降；隨著細菌纖維素在聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料中的含量增大，所得聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料的拉伸模量顯著提高。
[0011]優(yōu)選地，細菌纖維素粉末的制備步驟是:將細菌纖維素用大量去離子水洗滌至中性，放入冷凍干燥機中干燥12?24h，用球磨機粉碎、過篩，得到細菌纖維素粉末。由于細菌纖維素制成粉末更利于與聚丙烯共混，達到充分混合，因此，可將細菌纖維素制成粉末來與聚丙烯混合制聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料。
[0012]—種聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料的制備方法，包括如下步驟:分別取85?94.5%的聚丙烯均聚物、5%的馬來酸酐接枝聚丙烯和0.5?10%的細菌纖維素粉末，混合均勻得到混合物，然后將所述混合物用雙螺桿擠出機在溫度為170?220°C下進行熔融共混擠出、造粒、在注塑機中注塑，即得聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料。
[0013]優(yōu)選地，所述細菌纖維素粉末粒徑為20?200nm，所述聚丙烯均聚物的重均分子量為20?40萬。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過雙螺桿擠出機將聚丙烯均聚物、馬來酸酐接枝聚丙烯與細菌纖維素共混，相容劑馬來酸酐接枝聚丙烯大大的改善了復合材料的界面相容性，所得的聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料復合材料的拉伸強度與純聚丙烯相比提高約16%，沖擊強度與純聚丙烯相比有提高約25%，復合材料的拉伸模量與純聚丙稀相比提尚約22%。
【附圖說明】
[0015]附圖1:實施例1?5制備的聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料的拉伸強度與對比例制備的聚丙烯/細菌纖維素復合材料的拉伸強度隨細菌纖維素含量的對比圖；
[0016]附圖2:實施例1?5制備的聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料的拉伸模量與對比例制備的聚丙烯/細菌纖維素復合材料的拉伸模量隨細菌纖維素含量的對比圖；
[0017]附圖3:實施例1?5制備的聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料的沖擊強度與對比例制備的聚丙烯/細菌纖維素復合材料的沖擊強度隨細菌纖維素含量的對比圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實例，進一步闡明本發(fā)明。應該理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明，而不用于限定本發(fā)明的保護范圍。在實際應用中技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明做出的改進和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0019]除特別說明，本發(fā)明使用的原料、試劑和設備為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)市購，本發(fā)明采用的方法為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)使用的方法。
[0020]其中，聚丙烯均聚物由北京燕山石油化工有限公司提供，其牌號為S1003，聚丙烯均聚物的重均分子量為20?40萬；馬來酸酐接枝聚丙烯由南通日之升高分子新材料科技有限公司提供，馬來酸酐接枝率為0.5?1.0% ;細菌纖維素由海南億德食品有限公司提供。
[0021]測試拉伸強度、拉伸模量和沖擊強度的測試方法依據(jù)GB/T1040.2-2006塑料拉伸性能的測定。
[0022]實施例1
[0023]將薄膜狀的細菌纖維素用大量去離子水洗滌至中性，放入冷凍干燥機中干燥12?24h，用球磨機粉碎，然后將細菌纖維素粉末過網(wǎng)篩，得到粒徑為20?200nm的細菌纖維素粉末。
[0024]以重量百分數(shù)計，將94.5%的聚丙烯均聚物，5%馬來酸酐接枝聚丙烯和0.5%的細菌纖維素粉末進行均勻混合，然后將混合物用雙螺桿擠出機在溫度為170?220°C下進行熔融共混，后經(jīng)注塑機注塑得到聚丙烯/馬來酸酐接枝聚丙烯/細菌纖維素復合材料。
[0025]對比例I
[0026]將薄膜狀的細菌纖維素用大量去離子水洗滌至中性，放入冷凍干燥機中干燥24h，用球磨機粉碎，然后將細菌纖維素粉末過網(wǎng)篩，得到粒徑為20?200nm的細菌纖維素粉末。
[0027]以重量百分數(shù)計，將99.5%的聚丙烯均聚物和0.5%的細菌纖維素粉末進行均勻混合，然后將混合物用雙螺桿擠出機在溫度為170?200 °C下進行熔融共混，后經(jīng)注塑機注塑得到聚丙烯/細菌纖維素復合材料。
[0028]實施例2
[0029]將薄膜狀的細菌纖維素用大量去離子水洗滌至中性，放入冷凍干燥機中干燥12?24h，用球磨機粉碎，然后將細菌纖維素粉末過網(wǎng)篩，得到粒徑為20?200nm的細菌纖維素粉末。
[0030]以重量百分數(shù)計，將94%的聚丙烯均聚物、5%馬來酸酐接枝的聚丙烯和1%的細菌纖維素粉末進行均勻混