一种无机盐改性天然纤维/聚烯烃复合材料及其制备方法技术

提供一种无机盐改性天然纤维/聚烯烃复合材料，其是将表面修饰处理过的天然纤维和聚烯烃复合后通过电子束辐射而得到的。优选地，所述无机盐改性天然纤维/聚烯烃复合材料的制备原料包括氢氧化钙改性植物纤维、聚烯烃树脂和交联剂，以及任选的其他助剂。相比于现有技术中填充大量天然纤维的木塑复合材料，其力学性能不升反降的结果，本发明专利技术的申请人预料不到地发现，将经过原位生成的氢氧化钙改性的天然纤维与聚烯烃复合后进一步进行辐射交联能够很大程度地提高材料的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种无机盐改性天然纤维/聚烯烃复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种无机盐改性天然纤维/聚烯烃复合材料及其制备方法，属于复合材料

技术介绍
木塑复合材料是以自然存在或生长得到的植物纤维为填充材料，以树脂或塑料为基体的一种复合材料。聚烯烃类塑料具有良好的耐热性、机械性能(拉伸、弯曲、压缩、剪切强度和耐磨性好)、介电性能和化学稳定性。植物纤维因具有相对高的强度和刚度，低密度，低成本，生物降解性和可再生性等优点，所以将其应用到聚烯烃塑料中制备木塑复合材料，不仅能起到增强塑料性能(高硬度、抗老化、抗形变)，降低成本的作用，而且可以有效利用可降解的生物质成分，减少环境污染。植物纤维主要有木粉、秸秆粉、天然纤维等。木粉有竹木粉、杨木粉、桃木粉、杂木粉等；秸秆粉有小麦秸秆粉、大麦秸秆粉、水稻秸秆粉、玉米秸秆粉、高粱秸秆粉、麻秆粉、棉花秆粉、烟草秆粉等；天然纤维有苎麻、亚麻、黄麻、大麻、洋麻、椰纤维、棕榈纤维、竹纤维等。。聚烯烃类的木塑复合材料的柔韧性好，可塑性高，利于回收利用。木塑复合材料填充大量天然纤维后，材料的力学性能降低。通过交联改性提高木塑复合材料的性能。聚烯烃的交联改性方法目前应用较多主要有：辐射交联，过氧化物交联以及硅烷交联。辐射交联是一种利用高能射线使被辐射物发生物理、化学变化的加工方法，且辐射交联一般不需要催化剂，后处理简单，可在常温常压下反应，无污染。交联使复合材料形成凝胶，辐射交联加工方法有辐射交联、辐射裂解、辐射固化、辐射接枝聚合和辐射聚合。本专利技术采用电子束辐射交联，对加工成型后的木塑复合材料进行辐射交联改性，使聚烯烃通过交联反应，形成网络状结构，有效提高基体的综合性能，增加其应用范围。高华，王文清等利用马来酸酐(MAH)对PP/PE混合物进行接枝改性，然后以接枝共混物作为基体与木纤维复合制备木塑复合材料。复合材料的无缺口冲击强度均大幅度升高，当MAH用量为1％时，无缺口冲击强度提高了90.8％。这表明，共混接枝改性方法可能是制备无机盐改性天然纤维/聚烯烃复合材料的一条可行途径。(参见高华，王文清，王海刚，宋勇明，马来酸酐接枝PP/PE共混物及其木塑复合材料，林业科学，2010，1：46)。
技术实现思路
相比于现有技术中填充大量天然纤维的木塑复合材料，其力学性能不升反降的结果，本专利技术的申请人预料不到地发现，将经过原位生成的氢氧化钙改性的天然纤维与聚烯烃复合后进一步进行辐射交联能够很大程度地提高材料的力学性能。尤其优选的是，通过选择特定的反应型偶联剂，能够使得力学性能进一步显著提高。本专利技术提供了一种无机盐改性天然纤维/聚烯烃复合材料及其制备方法，该复合材料具有优异的力学性能。本专利技术首先提供了一种植物纤维的改性方法，所述方法包括用氢氧化钙悬浮液浸泡植物纤维的步骤。具体而言，包括1)制备质量百分含量为1-5％的氢氧化钙悬浮液；2)按照每0.5-2克植物纤维10ml氢氧化钙悬浮液的比例将所述植物纤维浸泡于所述氢氧化钙悬浮液中，搅拌条件下反应0.5-2小时，然后沥干悬浮液中的水分，并在80-120℃的温度下烘干的改性纤维。本专利技术提供一种无机盐改性天然纤维/聚烯烃复合材料，其是将表面修饰处理过的天然纤维和聚烯烃复合后通过电子束辐射而得到的。优选地，所述无机盐改性天然纤维/聚烯烃复合材料的制备原料包括氢氧化钙改性植物纤维、聚烯烃树脂和交联剂，以及任选的其他助剂。本专利技术提供一种无机盐改性天然纤维/聚烯烃复合材料的制备方法，所述方法包括将氢氧化钙悬浮液改性的植物纤维、聚烯烃树脂、交联剂，和其它助剂进行复合，再加工成型得到木塑复合材料预制件，最后对其进行辐射改性，得所述木塑复合材料。所述氢氧化钙悬浮液改性的植物纤维、聚烯烃树脂、偶联剂、交联剂按照质量份数计，为：上述方法中，氢氧化钙悬浮液改性植物纤维20-70份，聚烯烃树脂24.5-74.5份，偶联剂0.5-5份，交联剂0.5-5份。所述植物纤维没有特别限制，可以是杨木粉、竹木粉、桃木粉、杂木粉、小麦秸秆粉、大麦秸秆粉、水稻秸秆粉、玉米秸秆粉、高粱秸秆粉、麻秆粉、棉花秆粉、烟草秆粉、苎麻、亚麻、黄麻、大麻、洋麻、椰纤维、棕榈纤维、竹纤维等中的一种或者几种。所述树脂没有特别限制，以聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、、聚1-丁烯、聚4-甲基-1-戊烯等中的一种或几种。所述偶联剂没有特别限制，可以为二聚磷酸二异辛酯、硬脂酸镁、钛酸酯偶联剂、DL系列铝酸酯偶联剂、TG-130、粉末硅烷偶联剂1H-820系列、乙烯基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基三乙氧基硅烷、疏丙基三甲氧基硅烷、乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷、胺丙基三乙氧基硅烷KH-550系列、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝ABS、马来酸酐接枝聚乙烯。优选甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷。尤其优选，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或者两种与马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或两种的组合。所述交联剂可以是多异氰酸酯(JQ-1、JQ-1E、JQ-2E、JQ-3E、JQ-4、JQ-5、JQ-6、PAPI、可乳化MDI、四异氰酸酯)、多元胺类(丙二胺、MOCA)、多元醇类(聚乙二醇、聚丙二醇、三羟甲基丙烷)、缩水甘油醚(聚丙二醇缩水甘油醚)、无机物(氧化锌、氯化铝、硫酸铝、硫磺、硼酸、硼砂、硝酸铬)、有机物(苯乙烯、a-甲基苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙二醛、氮丙啶)、有机硅类(正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、三甲氧基硅烷)。苯磺酸类(对甲苯磺酸、对甲苯磺酰氯)、丙烯酸酯类(二丙烯酸-1，4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、TAC、丙烯酸丁酯、HEA、HPA、HEMA、HPMA、MMA)、有机过氧化物(过氧化二异丙苯，过氧化双2，4—二氯苯甲酰)、金属有机化合物(异丙醇铝、醋酸锌、乙酰丙酮钛)。多功能聚碳化二亚胺类交联剂、异氰酸酯类交联剂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。本申请更优选的技术方案为，一种无机盐改性天然纤维/聚烯烃复合材料的制备方法，所述方法包括将氢氧化钙悬浮液改性植物纤维、聚烯烃树脂、交联剂，和其它助剂进行复合，再加工成型得到木塑复合材料预制件，最后对其进行辐射改性，得所述木塑复合材料，其中所述交联剂选自三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，所述助剂包括偶联剂，且所述偶联剂带有反应性不饱和双键，优选甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷。特别优选的，所述偶联剂还包含马来酸酐接枝聚乙烯和/或马来酸酐接枝聚丙烯。本申请的申请人特别预料不到地发现，采用这一技术方案，相较于采用其他交联剂和偶联剂组合的技术方案，复合材料的拉伸强度和模量能够进一步提高30％以上。最优选地，上述方法中，氢氧化钙改性植物纤维20-50份，聚烯烃树脂25-50份，偶联剂2-5份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯2-5份，并且首先用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂处理氢氧化钙改性植物纤维，再将偶联剂处理过的氢氧化钙改性植物纤维与聚烯烃树脂以及三羟甲基丙烷三丙烯酸酯混合。最优选的，首先用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂处理氢氧化钙改性植物纤维，再将偶联剂处理过的氢氧化钙改性植物纤维、偶联剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机盐改性天然纤维/聚烯烃复合材料的制备方法，所述方法包括将氢氧化钙悬浮液改性的植物纤维、聚烯烃树脂、交联剂，和其它助剂进行复合，再加工成型得到木塑复合材料预制件，最后对其进行辐射改性，得所述木塑复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种无机盐改性天然纤维/聚烯烃复合材料的制备方法，所述方法包括将氢氧化钙悬浮液改性的植物纤维、聚烯烃树脂、交联剂，和其它助剂进行复合，再加工成型得到木塑复合材料预制件，最后对其进行辐射改性，得所述木塑复合材料。2.权利要求1所述的制备方法，其中所述氢氧化钙悬浮液改性的植物纤维、聚烯烃树脂、偶联剂、交联剂按照质量份数计，为：上述方法中，氢氧化钙悬浮液改性植物纤维20-70份，聚烯烃树脂24.5-74.5份，偶联剂0.5-5份，交联剂0.5-5份。3.权利要求1所述的制备方法，其中所述树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、、聚1-丁烯、聚4-甲基-1-戊烯等中的一种或几种。4.权利要求1所述的制备方法，所述偶联剂选自二聚磷酸二异辛酯、硬脂酸镁、钛酸酯偶联剂、DL系列铝酸酯偶联剂、TG-130、粉末硅烷偶联剂1H-820系列、乙烯基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基三乙氧基硅烷、疏丙基三甲氧基硅烷、乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷、胺丙基三乙氧基硅烷KH-550系列、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝ABS、马来酸酐接枝聚乙烯；优选甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷；尤其优选，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或者两种与马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝聚丙烯中的一种或两种的组合。5.权利要求1所述的制备方法，其中所述交联剂选自多异氰酸酯(JQ-1、JQ-1E、JQ-2E、JQ-3E、JQ-4、JQ-5、JQ-6、PAPI、可乳化MDI、四异氰酸酯)、多元胺类(丙二胺、MOCA)、多元醇类(...

【专利技术属性】
技术研发人员：呼微，段金炽，戚云霞，张玉美，赵麒，徐义全，王宇粮，刘佰军，王春生，王世伟，
申请(专利权)人：长春工业大学，中科英华长春高技术有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22