一种高强度连续长植物纤维增强聚烯烃复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度连续长植物纤维增强聚烯烃复合材料的制备方法，包括将连续长植物纤维进行退捻处理后，用表面改性剂对其进行喷淋处理，得表面改性处理植物纤维；将表面改性处理植物纤维经风刀吹干后导入浸润装置，同时将聚烯烃基体经熔融、挤出后也导入浸润装置，两者经浸润分散处理，然后牵出、冷却、切粒得复合材料。本发明专利技术在制备前对连续长植物纤维用表面改性剂对其进行喷淋表面改性处理后直接导入浸润装置中与聚烯烃基体经浸润分散处理，增强了植物纤维与聚烯烃基体的表面结合力，并且复合材料中植物纤维的长度较长，从而提高了制件的机械强度。

A High Strength Continuous Long Plant Fiber Reinforced Polyolefin Composite and Its Preparation Method

The invention discloses a preparation method of high strength continuous plant fiber reinforced polyolefin composite material, which includes untwisting continuous plant fibers, spraying them with surface modifier to obtain surface modified plant fibers, drying the surface modified plant fibers with air knife and introducing them into an infiltration device, and melting and extruding the polyolefin matrix. After that, the infiltration device is also introduced. After infiltration and dispersion treatment, the composite material is pulled out, cooled and pelleted. The surface modifier for continuous long vegetable fibers is sprayed with surface modifier before preparation and then directly introduced into the infiltration device and the polyolefin matrix for infiltration and dispersion treatment, which enhances the surface bonding force between the vegetable fibers and the polyolefin matrix, and the length of the vegetable fibers in the composite material is longer, thereby improving the mechanical strength of the parts.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度连续长植物纤维增强聚烯烃复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子复合材料
，涉及一种高强度连续长植物纤维增强聚烯烃复合材料及其制备方法。
技术介绍
麻纤维可从天然的植物纤维中提取，因而具有丰富的自然资源，鉴于其比强度高、廉价、可再生性、可生物降解以及加工方便等优点，因而在当前汽车轻量化材料中逐步被大范围使用，当天然纤维与聚烯烃组成复合材料时，由于植物纤维表面具有很强的化学极性，而大多数聚合物表面表现为非极性，存在表面惰性和疏水性，从而导致两者之间界面不相容，因而界面结合力差，应力在界面不能有效传递，所制备的植物纤维增强聚烯烃复合材料的机械性能低。因此，在制备植物纤维改性聚烯烃时，对植物纤维进行表面处理，增加界面相容性是必要的。另一方面，传统制备聚烯烃改性植物纤维的纤维长度一般小于0.5mm，纤维长度越短，在制件受力时，越容易从集体中拔出，制件的机械强度较低。
技术实现思路
本专利技术根据当前LFT的技术基础，应用于连续长植物纤维上；并在连续纤维进入浸润装置之前，增加了表面改性剂的喷淋装置，专门针对植物纤维表面处理；增加了风刀装置，可快速去除植物纤维表面溶剂。目的在于提供一种高强度连续长植物纤维增强聚烯烃复合材料的制备方法。本专利技术的目的可通过以下技术方案实现：一种高强度连续长植物纤维增强聚烯烃复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将连续长植物纤维进行退捻处理后，用表面改性剂对其进行喷淋处理，得表面改性处理植物纤维；(2)将表面改性处理植物纤维经风刀吹干后导入浸润装置，同时将聚烯烃基体经熔融、挤出后也导入浸润装置，两者经浸润分散处理，然后牵出、冷却、切粒得复合材料。进一步方案，所述连续长植物纤维为苎麻、黄麻、青麻、大麻、亚麻、罗布麻、槿麻中的一种。进一步方案，所述表面改性剂是由硅烷偶联剂和脂肪族有机多异氰酸酯按质量比为1：1溶解于醇类溶剂中所制得。更进一步方案，所述硅烷偶联剂包括KH550、KH560、KH570中的至少一种；所述脂肪族有机多异氰酸酯为对-苯二异氰酸酯、间-苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、3,5-甲苯二异氰酸酯、1,4-萘二异氰酸酯、2,6-萘二异氰酸酯中的至少一种；所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、乙二醇中的至少一种。进一步方案，所述聚烯烃基体是由以下组分按重量份组成：聚烯烃80-90份、相容剂5-10份、增韧剂5-10份、无机填料0-10份、交联剂0.1-0.6份、润滑剂0.2-0.6份。更进一步方案，所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物中的至少一种；所述相容剂为PP接枝马来酸酐(PP-g-MAH)、POE接枝马来酸酐(POE-g-MAH)中的一种或两种混合物，其接枝率为0.6-1.3％；所述无机填料为滑石粉、钛白粉、云母粉、二氧化硅中的一种或多种，粒径为0.01-10um。进一步方案，所述浸润装置内部的温度为120-200℃进一步方案，所述浸润装置包括聚烯烃基体导入通道、表面改性处理植物纤维导入通道、分散辊轮和导出通道。进一步方案，所述导出通道为圆孔通道，该圆孔通道的直径为2.0-4.0mm。圆孔通道的直径决定复合材料中植物纤维的百分含量。本专利技术的另一个专利技术目的是提供经上述制备方法所制备的高强度连续长植物纤维增强聚烯烃复合材料，其长度为10-15mm。本专利技术在制备前对连续长植物纤维用表面改性剂对其进行喷淋表面改性处理，从而增强了植物纤维与聚烯烃基体的表面结合力。本专利技术是将连续长植物纤维直接导入浸润装置中与聚烯烃基体经浸润分散处理制得，最终产品高强度连续长植物纤维增强聚烯烃复合材料中植物纤维的长度达10-15mm，即纤维在聚烯烃基体中的保留长度较长，从而提高了制件的机械强度。具体实施方式实施例1将KH550、对-苯二异氰酸酯溶于乙醇溶剂中，制备得两者质量占比均为6％的表面改性剂，置于喷淋装置中；将聚乙烯(HDPE)75份、接枝率为1.0％的PP-g-MAH10份、增韧剂POE为5份、粒径为0.5um的滑石粉10份、交联剂0.2份、润滑剂0.2份经充分混合后置于挤出机中，经熔融、挤出后，经聚烯烃基体导入通道导入浸润装置，浸润装置温度为160℃。将长植物纤维经退捻并置于喷淋装置的下方，经喷淋装置中表面改性剂喷淋处理后得表面改性处理植物纤维，经风刀吹干后的表面改性处理植物纤维导入通道导入浸润装置，经分散辊轮与基料浸润分散处理后，从直径为2mm圆孔状导出通道中引出，冷却并切10mm长粒子得复合材料成品。对比例1将KH550、对-苯二异氰酸酯溶于乙醇溶剂中，制备得两者质量占比均为6％的表面改性剂，置于喷淋装置中；将聚乙烯(HDPE)75份、接枝率为1.0％的PP-g-MAH10份、增韧剂POE为5份、粒径为0.5um的滑石粉10份、交联剂0.2份、润滑剂0.2份经充分混合后置于挤出机中。将长植物纤维经退捻并置于喷淋装置的下方，经喷淋装置中表面改性剂喷淋处理后得表面改性处理植物纤维，经风刀吹干后的表面改性处理植物纤维；侧喂进入挤出机螺杆中，熔融挤出得常规改性复合材料粒子。实施例2将KH560、3,5-甲苯二异氰酸酯溶于正丁醇溶剂中，制备得两者质量占比均为4％的表面改性剂，置于喷淋装置中；将聚丙烯(共聚PP)75份、接枝率为1.2％的PP接枝马来酸酐相容剂10份、增韧剂POE为10份、粒径为1.5um的滑石粉5份、交联剂0.3份、润滑剂0.4份经充分混合后置于挤出机中，经熔融、挤出后，经聚烯烃基体导入通道导入浸润装置，浸润装置内部温度为180℃。将长植物纤维经退捻后并置于喷淋装置的下方，经喷淋装置中表面改性剂喷淋处理后得表面改性处理植物纤维，经风刀吹干后的表面改性处理植物纤维导入通道导入浸润装置，经分散辊轮与基料浸润分散处理后，从直径为2.5mm圆孔状导出通道中引出，冷却并切12mm长粒子得复合材料成品。对比例2将KH560、3,5-甲苯二异氰酸酯溶于正丁醇溶剂中，制备得两者质量占比均为4％的表面改性剂，置于喷淋装置中；将聚丙烯(共聚PP)75份、接枝率为1.2％的PP接枝马来酸酐相容剂10份、增韧剂POE为10份、粒径为1.5um的滑石粉5份、交联剂0.3份、润滑剂0.4份经充分混合后置于挤出机中；将长植物纤维经退捻后并置于喷淋装置的下方，经喷淋装置中表面改性剂喷淋处理后得表面改性处理植物纤维，经风刀吹干后的表面改性处理植物纤维；侧喂进入挤出机螺杆中，熔融挤出得常规改性复合材料粒子。实施例3将KH570、3,5-甲苯二异氰酸酯溶于乙二醇溶剂中，制备得两者浓度均为0.5mol/L的表面改性剂，置于喷淋装置中。将聚乙烯(LDPE)85份、接枝率为0.8％的PP接枝马来酸酐相容剂5份、增韧剂POE为5份、粒径为1.0um的滑石粉5份、交联剂0.2份、润滑剂0.5份经充分混合后置于挤出机中，经熔融、挤出后，经聚烯烃基体导入通道导入浸润装置，浸润装置温度为150℃。将长植物纤维经退捻并置于喷淋装置的下方，经喷淋装置中表面改性剂喷淋处理后得表面改性处理植物纤维，经风刀吹干后从表面改性处理植物纤维导入通道导入浸润装置，经分散辊轮与基料浸润分散处理后，从直径为3.0mm圆孔状导出通道中引出，冷却并切11mm长粒子得复合材料成品。对比例3将KH570、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度连续长植物纤维增强聚烯烃复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）将连续长植物纤维进行退捻处理后，用表面改性剂对其进行喷淋处理，得表面改性处理植物纤维；（2）将表面改性处理植物纤维经风刀吹干后导入浸润装置，同时将聚烯烃基体经熔融、挤出后也导入浸润装置，两者经浸润分散处理，然后牵出、冷却、切粒得复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种高强度连续长植物纤维增强聚烯烃复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）将连续长植物纤维进行退捻处理后，用表面改性剂对其进行喷淋处理，得表面改性处理植物纤维；（2）将表面改性处理植物纤维经风刀吹干后导入浸润装置，同时将聚烯烃基体经熔融、挤出后也导入浸润装置，两者经浸润分散处理，然后牵出、冷却、切粒得复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述连续长植物纤维为苎麻、黄麻、青麻、大麻、亚麻、罗布麻、槿麻中的一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述表面改性剂是由硅烷偶联剂和脂肪族有机多异氰酸酯按质量比为1：1溶解于醇类溶剂中所制得。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂包括KH550、KH560、KH570中的至少一种；所述脂肪族有机多异氰酸酯为对-苯二异氰酸酯、间-苯二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、3,5-甲苯二异氰酸酯、1,4-萘二异氰酸酯、2,6-萘二异氰酸酯中的至少一种；所述醇类溶剂包括甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、乙二醇中的至少一种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，周海，康兴宾，石阳阳，夏洋，李荣群，李春忠，张玲，王庚超，
申请(专利权)人：会通新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34