一种聚烯烃树脂用改性竹纤维的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚烯烃树脂用改性竹纤维的制备方法，将竹纤维在水中漂洗，而后干燥至恒重，干燥温度为60℃-110℃；将烷烃类蜡(其熔点记为T)温度升至(T+10)℃-(T+20℃)以得到熔融状态的烷烃类蜡液体，而后向烷烃类蜡液体中加入占烷烃类蜡质量10％-15％的阻燃剂，并使其均匀分散等步骤，本发明专利技术通过在改性剂中添加的聚烯烃粉体可在高温下溶解于烷烃类蜡或发生溶胀，从而使得改性剂在高温下保持一定的粘度从而保证竹纤维与聚烯烃树脂复合时，在其加工温度下不发生由于改性剂熔体粘度过低而导致的改性剂脱离竹纤维表面而导致改性效果下降以及界面结合强度下降。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及竹纤维领域，具体地说，是一种聚烯烃树脂用改性竹纤维的制备方法，采用烷烃类蜡作为改性剂所得的改性竹纤维及其制备方法。
技术介绍
竹子是常绿草本植物亚科的一种，在我国有广泛的分布。由竹子制成的各种产品在我国经济、文化、生活领域占据着重要地位。随着人们环保意识的增强，竹材迅速进入人们的视野，由竹材提取得到的竹纤维也受到人们越来越多的关注。竹材及竹纤维具有以下特点：(1)资源丰富，我国竹林面积达到7.2×106hm2，并且一直呈现稳步增长的趋势。(2)生长周期短，一般木材成材时间在十年以上，例如杨树成材通常为10-15年左右，松树成材要过10年以上，而红木则需要上百年。不同于木材的高成材周期，竹材的生长周期极短。竹子在生长周期内，一昼夜可以生长121mm，在最佳生长条件下，这一生长速度甚至可以达到每小时39mm。在人工控制下已经可以实现竹材一年3-4次收成；(3)优异的机械性能，竹纤维的相对密度1.5，拉伸强度为350-500MPa，弹性模量为33000-40000MPa，其比强度约为钢材的3-4倍。因此，在21世纪严峻的自然环境背景下使用竹材作为纤维来源不仅具有显著的生态意义，还具有深远的经济和社会效益。然而，竹纤维由于本身存在大量羟基，因而具有很强的亲水性，同时，由于竹纤维本身所具有的多孔结构导致其有很强的吸水性，从而导致竹纤维增强复合材料在使用过程发生力学性能降低及尺寸不稳定等现象。此外，竹纤维表面较强的极性使得其往往与合成树脂的界面结合强度弱影响复合材料的使用性能及力学性能。目前，为改善竹纤维的吸水性以及与热塑性树脂界面结合强度低的缺点，大多采用包括醚化、酯化、接枝、共聚反应在内的化学方法对竹原纤维进行改性，以期通过取代基的引入破坏纤维素分子间的相互作用里来降低纤维素的结晶度以及纤维素分子的极性。然而，纤维素高结晶性的特点导致多数化学改性难以得到很好的效果，如CN104313877A采用硅烷偶联剂改性竹纤维，CN102952337B采用钛酸酯偶联剂改性竹纤维，均因纤维素高结晶性的特点而无法达到较好的改性效果。此外，在化学改性之后，残留改性剂往往难以除去，从而给纤维的后续加工造成了困难，如《Injection-moldedshorthempfiber/glassfiber-reinforcedpolypropylenehybridcomposites-Mechanical,waterabsorptionandthermalproperties》(Journalofappliedpolymerscience,2007,103(4),2432-2441)中所提及的乙酰化方法，残留单体的酸性以及催化剂的酸性使其在加工成型过程中对设备有很强的腐蚀性，即便经过后续处理，仍然有部分酸性催化剂残留吸附在产物中；在醚化改性方面，如在《竹纤维苯甲基化的改性研究》(孙金余、王溪溪、许磊，生物质化学工程，2007，4(41)：35～38)中采用氯化苄为处理剂改性竹纤维，但氯化苄有毒且存在不完全反应而产生残留的风险，使得其经济性与实用性大打折扣。
技术实现思路
针对现有技术存在的技术缺陷，本专利技术提供一种聚烯烃树脂用改性竹纤维的制备方法以克服现有化学表面改性工艺取代度不高以及改性剂残留的缺点并为竹纤维提供更好的与聚烯烃树脂的界面结合强度。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：本专利技术公开了一种聚烯烃树脂用改性竹纤维的制备方法，制备方法依次包括以下步骤：1)、将竹纤维在水中漂洗，而后干燥至恒重，干燥温度为60℃-110℃；此处限定上限110℃，是因为干燥是一个较长期的过程，因此温度不宜过高，限定温度可节约能耗，只要对竹纤维进行有效干燥即可；2)、将烷烃类蜡(其熔点记为T)温度升至(T+10)℃-(T+20℃)以得到熔融状态的烷烃类蜡液体，而后向烷烃类蜡液体中加入占烷烃类蜡质量10％-15％的阻燃剂，并使其均匀分散；此处限定温度升至其熔点以上10℃-20℃，是因为要确保烷烃类蜡充分熔融，以保证改性剂对竹纤维充分的浸润，若温度过低，则烷烃类蜡表面张力过高无法充分浸润竹纤维，若温度过高，则没有十分的必要；3)、向步骤2)所得液体中添加占液体质量2％-10％的聚烯烃粉体，并搅拌使其均匀分散，得到改性剂；添加聚烯烃粉体是为了在高温下溶解于烷烃类蜡或发生溶胀，从而使得改性剂在高温下保持一定的粘度从而保证竹纤维与聚烯烃树脂复合时，在其加工温度下不发生由于改性剂熔体粘度过低而导致的改性剂脱离竹纤维表面而导致改性效果下降以及界面结合强度下降；4)、将经过干燥的竹纤维浸没入改性剂中20-40分钟，而后，将竹纤维从改性剂液体中取出，沥干多余液体后，改性剂在室温下自然固化，得到经过改性的竹纤维；限定浸没时间20-40分钟，是为了保证改性剂对竹纤维表面的充分浸润，时间过短则无法形成充分的浸润，过长则浪费时间资源，没有十分的必要。作为进一步地改进，本专利技术所述的步骤2)中，烷烃类蜡为二十五烷、二十六烷、二十七烷、二十八烷、二十九烷、三十烷、三十一烷、三十二烷、三十三烷、三十四烷、三十五烷、三十六烷、三十七烷、三十八烷、三十九烷、四十烷其中任意一种或任意两种或两种以上的混合物或熔点在50℃-65℃间的石蜡。烷烃类蜡为改性剂的主体，熔融后成为液体，竹纤维浸入液体中，并取出并沥干多余液体后，改性剂在室温下自然固化后，竹纤维表面自然包覆形成烷烃类蜡层，从而改善竹纤维的吸水性及与聚烯烃树脂的界面结合，同时，由于竹纤维的多孔结构，在浸入改性剂中的时候改性剂会部分浸润入竹纤维孔结构内部。作为进一步地改进，本专利技术所述的烷烃类蜡为四十五烷。作为进一步地改进，本专利技术所述的步骤2)中，阻燃剂为磷酸三(2-氯丙基)酯(TCPP)、乙基膦酸二乙酯(DEEP)以及甲基膦酸二甲酯(DMMP)的任意一种或任意两种的混合。作为进一步地改进，本专利技术所述的步骤3)中，聚烯烃粉体为100目-300目的三元乙丙橡胶粉体或100目-300目的高密度聚乙烯粉体或两者的混合物。在改性剂中添加包括三元乙丙橡胶粉体或高密度聚乙烯粉体或两者的混合物在内的聚烯烃粉体可在高温下溶解于烷烃类蜡或发生溶胀，从而使得改性剂在高温下保持一定的粘度从而保证竹纤维与聚烯烃树脂复合时，在其加工温度下不发生由于改性剂熔体粘度过低而导致的改性剂脱离竹纤维表面而导致改性效果下降以及界面结合强度下降。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种聚烯烃用改性竹纤维及其制备方法，以克服竹纤维亲水性强以及与聚烯烃树脂界面结合弱的缺点；本专利技术采用烷烃类蜡作为改性剂对竹纤维进行改性处理，采用熔融态的烷烃类石蜡作为物理包覆剂进行表面处理，从而从根本上解决了因化学改性试剂残留而危害设备及操作人员以及带来污染的问题；本专利技术通过在改性剂中添加的聚烯烃粉体可在高温下溶解于烷烃类蜡或发生溶胀，从而使得改性剂在高温下保持一定的粘度从而保证竹纤维与聚烯烃树脂复合时，在其加工温度下不发生由于改性剂熔体粘度过低而导致的改性剂脱离竹纤维表面而导致改性效果下降以及界面结合强度下降。具体实施方式下面结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚烯烃树脂用改性竹纤维的制备方法，其特征在于，所述的制备方法依次包括以下步骤：1)、将竹纤维在水中漂洗，而后干燥至恒重，干燥温度为60℃‑110℃；2)、将烷烃类蜡，其熔点记为T，温度升至其(T+10)℃‑(T+20℃)以得到熔融状态的烷烃类蜡液体，而后向烷烃类蜡液体中加入占烷烃类蜡质量10％‑15％的阻燃剂，并使其均匀分散；3)、向步骤2)所得液体中添加占液体质量2％‑10％的聚烯烃粉体，并搅拌使其均匀分散，得到改性剂；4)、将经过干燥的竹纤维浸没入改性剂中20‑40分钟，而后，将竹纤维从改性剂液体中取出，沥干多余液体后，改性剂在室温下自然固化，得到经过改性的竹纤维。

【技术特征摘要】
1.一种聚烯烃树脂用改性竹纤维的制备方法，其特征在于，所述的制备方法依
次包括以下步骤：
1)、将竹纤维在水中漂洗，而后干燥至恒重，干燥温度为60℃-110℃；
2)、将烷烃类蜡，其熔点记为T，温度升至其(T+10)℃-(T+20℃)以得
到熔融状态的烷烃类蜡液体，而后向烷烃类蜡液体中加入占烷烃类蜡质量
10％-15％的阻燃剂，并使其均匀分散；
3)、向步骤2)所得液体中添加占液体质量2％-10％的聚烯烃粉体，并搅拌
使其均匀分散，得到改性剂；
4)、将经过干燥的竹纤维浸没入改性剂中20-40分钟，而后，将竹纤维从改
性剂液体中取出，沥干多余液体后，改性剂在室温下自然固化，得到经过改性的
竹纤维。
2.根据权利要求1所述的聚烯烃树脂用改性竹纤维的制备方法，其特征在于，
所述的步骤2)中，烷烃类蜡为二十五烷、二十六烷、二十七烷、二十八烷、二
十九烷、三十烷、三十一烷、三十二烷、三十三烷、三十四烷、三十五烷、三十
六烷、三十七烷、三十八烷、三十九烷、四十烷其中任意一种或任意两种或两种
以上的混合物或熔点在50℃-65℃间的石蜡。
3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：方晶，蔡伟炜，王萍静，傅华康，马国维，
申请(专利权)人：浙江华江科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33