本发明专利技术涉及了一种高降解性的微发泡多相纤维增强聚丙烯复合材料，具体由以下重量百分比的原料组成：共聚丙烯30~70%，接枝物相容剂2~8%，木质素5~15%，天然竹纤维3~20%，玻纤短切毡5%~20%，弹性体增韧剂2~10%。通过本发明专利技术技术方案获得的微发泡多相纤维增强聚丙烯复合材料具有密度低、发泡性能好、力学性能优良、可降解率高等优势，其中木质素、天然麻纤维的使用赋予增强聚丙烯复合材料可降解性，而微发泡工艺处理后，复合材料不仅密度降低，且可降解性能也得以增强，与通常的滑石粉填充聚丙烯复合材料相比，本发明专利技术所得的增强聚丙烯复合材料在力学性能相当的前提下，材料密度降低15~25%，且可降解性能有明显的改善，用简单的填埋后生物降解法即可实现50%以上的降解率，体现出了极其优良的绿色、环保特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种高降解性的微发泡多相纤维增强 聚丙烯复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯作为汽车、电器、建材等工业领域用量最大的通用塑料品种之一，一直以高 性能、低密度、低成本的特质而受到广泛的关注及应用。而随着近年来，高分子材料科学的 不断发展，聚合物材料品种越来越多，在"以塑代钢、以塑代木"的宏观应用趋势的推动下， 其应用也在逐年升高。但由于常规聚合物的难降解性，其大量的使用带来了沉重的环保压 力，塑料饭盒的白色污染就是最为典型的范围，因此，加强聚合物及其复合材料的可降解性 研宄一直是高分子材料领域的研宄热点之一。而近年来，汽车工业尤其是内饰件用的聚合 物复合材料已逐步体现了这一特征。 聚合物基复合材料的难降解性根源有二，其一为其分子链是单体之间以相当强的 化学键合作用链接而成，再加上复杂、高程度的长分子链相互缠绕，是的聚合物难以实现较 高程度断链降解作用；其二则在于复合材料中所用的填充体、增强体的难降解性，当前常用 的无机填充增强体如滑石粉、玻璃纤维都是耐化学性极强的物质，难以通过生物、化学手段 来实现降解。近年来，聚合物尤其是聚丙烯在微发泡后，其可降解性有所改善的报道一直层 出不穷，大量微观泡孔结构的存在，能显著提升复合材料与空气的接触面积，为实现其生物 填埋降解提供良好的基础。而木质素、竹纤维、麻纤维等天然增强体已被证明具有良好可降 解性能，如专利CN104403203所述的剑麻纤维增强聚丙烯复合材料，CN103992613所述的竹 纤维增强ABS材料，都具备高环保、可降解的优良特性。但天然纤维由于结构缺陷多，长径 比有限等劣势，其增强材料力学性能一直未能如人意，因此，本专利技术所提出的多相增强纤维 体系，搭配超临界流体的微发泡技术，是一种能兼顾材料力学性能、环保性、可降解等诸多 要素的理想方案。
技术实现思路
本专利技术提供一种高降解性的微发泡多相纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法， 通过加入不同特性的增强体，来赋予所得增强聚丙烯复合材料具备理想的性能指标。其中 木质素、竹纤维的使用能提高聚丙烯材料的环保性、可降解性，而高性能的短玻纤毡则能改 善上述天然纤维的使用而导致的复合材料物性损失，所得复合材料再经过超临界流体的微 发泡工艺后，其可降解特性将得以进一步的增强，值得关注的是，其微泡后的复合材料的主 要性能指标如拉伸强度及模量、弯曲强度及模量、冲击强度均与常规的滑石粉填充聚丙烯 复合材料相近，且有后者所不具备的低密度、高环保、可降解的重要特性，可广泛用于汽车 的内饰件，起到减重、降本、环保等重要作用。 本专利技术是通过以下技术方案来实现的： -种高降解性的微发泡多相纤维增强聚丙烯复合材料，包括以下重量百分比的原 料： 所述的共聚丙烯BPP为含有乙烯单体的嵌段共聚丙烯材料，所述乙烯单体在BPP 中的单体比例小于10%，在230°C、2. 16Kg的测试条件下，其熔融指数为2~10g/min。 根据本专利技术的优选实施例，共聚丙烯由PPl和PP2组成，PPl和PP2按照I :1. 05~ 1. 15的重量比搭配使用，能保证复合材料在具备良好力学性能、可降解性的同时，较好地发 挥Mucell模内微发泡工艺所带来的轻量化减重效果。 所述的接枝物相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯GM接枝聚丙烯相容剂，其接枝率 经化学滴定法测试为〇. 5~2%。 所述的木质素是指木材提取获得的淡黄色粉状物质，密度为1. 30~I. 50g/cm3,粒 径为50~200目。 所述的竹纤维是指从竹子中提取的竹原纤维束，长度为10~200mm。 所述的短玻纤短切毡为连续玻璃纤维合股纱短切后所得，其单丝直径为12~ 14um，短切长度为3~4. 5_。 所述的弹性体增韧剂为聚烯烃弹性体POE、三元乙丙橡胶EPDM的一种或几种的组 合，在190°C、2. 16Kg的测试条件下，其熔融指数为0. 5~30g/min。 所述的木质素、天然麻纤维均指经过表面活化处理后得到的增强纤维材料，木质 素、竹纤维的表面活化处理，是指如下的工艺流程：将木质素、竹纤维于70°C的普通烘箱中 干燥处理4~8h，而后于高速混合机中搅拌均匀，所得混合物质投入含5 %硅烷偶联剂水解 溶液的反应釜中，于50°C的温度下抽真空干燥8~10h。 上述的高降解性的微发泡多相纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步 骤： (1)按所述的重量百分比称取共聚丙烯、接枝物相容剂、木质素、竹纤维、弹性体增 韧剂，混合均匀，得到混合原料； (2)将干燥后的混合原料放置于紧密啮合同向双螺杆挤出机的主喂料仓中，经喂 料螺杆加入到挤出机的机筒内，将玻纤短切毡从侧喂料口加入到挤出机中，经熔融挤出、冷 却、造粒、烘干处理工序后得到产品。 所述挤出机螺杆直径为30~40mm，长径比L/D为35~45,主机筒从加料口到机 头出口共设置七个分区，各分区温度设定为：55~65°C、150~170°C、160~180°C、170~ 190 °C、180 ~200 °C、180 ~200 °C、180 ~200 °C，主机转速为 140 ~160 转 / 分钟。 本专利技术的技术方案所制备得到的微发泡多相纤维增强聚丙烯复合材料，是通过不 同特性的纤维增强体的有效复配，再加上特定的纤维表面活化处理，以及最新的mucell模 内超临界流体微发泡工艺来实现的。其中，木质素的特质为可降解性高，竹纤维具有长度较 长、性能相对较好的特点，而短玻纤切片的加入则是为了弥补天然纤维的使用而导致复合 材料性能降低情况。Mucell微发泡技术是在传统的化学发泡基础上发展起来的最新的聚合 物物理发泡技术，具有发泡率高、结构分布致密、孔径合理等优势，能最大限度的保证发泡 后聚丙烯复合材料具有良好的力学性能保持率。各项性能测试的数据表明，通过本技术方 案得到的增强聚丙烯复合材料，在发泡后复合材料密度降至〇. 8~0. 9g/cm3的范围之内， 与常规的滑石粉填充聚丙烯复合材料相比具有15~25%的减重效果，而主要的力学性能 指标如拉伸、弯曲强度均与其非常接近，冲击性能稍有降低，但程度并不明显。而对比二者 的生物降解率可知，常规的填充聚丙烯材料几乎不具备降解性，而本专利技术所得的微发泡多 相纤维增强聚丙烯复合材料在经过特定的生物降解处理后，其降解率大幅度提升至60%甚 至更高的水准，表现出极其优良的绿色、环保、减重、降本等多重特性。【具体实施方式】 下面通过具体的实施方式对本专利技术做进一步的说明，所述实施例仅用于说明本发 明而不是对本专利技术的限制。 本专利技术实施例所用原料： PP-1:高结晶共聚丙烯HCBPP，结晶度Xc彡90%，韩国SK化学公司，熔融指数20g/ min(230°C、2. 16Kg)。 PP-2:高抗冲共聚丙烯HIBPP，北方华锦化学工业集团有限公司，熔融指数12g/ min(230°C、2. 16Kg)。 接枝物相容剂：甲基丙烯酸缩水甘油酯GM接枝聚丙烯相容剂，化学滴定法测试 接枝率为〇. 8. 0%，自制。通过双螺杆挤出机，由过氧化物引发剂引发GM/苯乙烯St混合 物接枝熔融态聚丙烯而得。 木质素：由天然植物中提取的对-羟基苯基木质素 H-木质素，粒径为20~100目， 市本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种微发泡多相纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：包括以下重量百分比的原料：共聚丙烯 30~70%接枝物相容剂 2~8%木质素 5~15%天然竹纤维 3~20%玻纤短切毡 5~20%弹性体增韧剂 2~10% 。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑云龙，黄志杰，杨仓先，
申请(专利权)人：上海俊尔新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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