一种低VOCs竹纤维改性塑料及其制备方法技术

本发明专利技术的低VOCs竹纤维改性塑料，包括以下重量份成分：热塑性塑料100份，改性竹纤维1‑20份，增韧剂0.5‑2份。所述改性竹纤维由包括以下工艺步骤的制备方法获得：(1)原竹处理：将竹块切成片状，然后粉碎过筛得竹纤维原粉；(2)将竹纤维原粉置于NaOH溶液中浸泡，然后离心获得沉淀物，沉淀物反复水洗直至溶液呈中性，离心、烘干，得竹纤维；(3)将竹纤维浸泡在改性重质碳酸钙溶液中进行超声处理，离心、烘干，获得改性竹纤维。本发明专利技术通过改性竹纤维应用于热塑性塑料在大幅度提高力学性能的同时可以降低热塑性塑料的VOCs含量，更绿色环保。

A low VOCs bamboo fiber modified plastics and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种低VOCs竹纤维改性塑料及其制备方法
本专利技术属于高分子材料术领域，涉及一种低VOCs竹纤维改性塑料及其制备方法。
技术介绍
聚丙烯(PP)因具有较为优异的性能和较低的价格而被广泛使用，然而由于受聚合工艺、催化剂、氧化物残留及短链低聚物等影响，在高温加工和使用过程中，PP材料会不同程度地释放出有害的挥发性有机物(VOCs)。随着人们环保意识和健康意识的不断增强，对日用产品要求更加绿色和环保，在日用产品中，相当一部分是用改性PP料制备而成，而在改性PP料制备过程中，为达到制品所要求的性能，往往需要加入一些填料、增韧剂、偶联剂、润滑剂、稳定剂等其他辅助材料，这些材料都有可能带来一些有害的VOCs，从而给在相对封闭环境中使用此类材料的人们带来伤害。因此，研发技术先进、低VOCs排放、节能环保的聚丙烯复合材料任重道远。竹纤维作为一种天然纤维，具有独特的生态学特性：繁殖能力强，产量高，成材周期短，是绝佳的可再生资源。相较于人工纤维，植物纤维具有天然生长、可回收、更轻质等特点，基本上无VOCs释放等特点。将竹纤维作为增强剂代替其他辅助材料应用于塑料中可以降低塑料中VOCs的释放。如中国专利申请CN109304778A公开的一种高性能竹园纤维增强塑料的制造方法及其产品，采用长纤维作为增强纤维与塑料进行融合，将热风干燥后的长竹纤维送入卷绕机中，缠绕在实心塑料杆上，经过热压冷却法得到竹原纤维增强塑料；该专利技术采用机械法制取竹纤维，提取过程中加工过度会使产生的短纤维变成粉末。直接将竹纤维缠绕在塑料上，竹纤维在热压过程中，很大部分与塑料熔融在表面，导致增强塑料性能个体差异较大，重现率低。中国专利CN105482480B公开的一种竹纤维增强热塑性塑料，其采用蒸汽爆破装置，在剧烈的爆破环境中纤维表面的羟基分布发生了改变，氢键破坏，因而提高了竹纤维与聚合物间的相容性，但是该改性方法设备昂贵，且难以控制获得的纤维长度，生产效率较低，难以适应大规模生产。竹纤维与塑料的复合依然面临很多技术难题，如竹纤维表面含有大量极性羟基和酚羟基官能团，使得竹纤维表面表现出较强的化学极性，但是塑料为非极性、疏水性强，导致竹纤维与塑料之间的相容性差，界面结合性能较差，并导致材料的综合性能劣化。
技术实现思路
本专利技术针对现有塑料含有高VOCs的缺陷，提供一种低VOCs竹纤维改性塑料的技术方案，该方法利用改性竹纤维与塑料复合，提高塑料的冲击强度，降低塑料制品中VOCs产生量。本专利技术的一个目的通过以下技术方案来实现：一种低VOCs竹纤维改性塑料，所述改性塑料包括以下重量份成分：热塑性塑料100份，改性竹纤维1-20份，增韧剂0.5-2份。本专利技术采用改性竹纤维作用于热塑性塑料，竹纤维相对于其它常用于热塑性塑料增强增韧的助剂VOCs含量极低，基本上无VOCs释放，而竹纤维经过改性处理后，与热塑性塑料的相容性大大提高，对热塑性塑料的增强作用更加显著，因此将改性竹纤维应用于热塑性塑料在大幅度提高力学性能的同时可以降低热塑性塑料的VOCs含量，更绿色环保。热塑性塑料中的改性竹纤维含量需要进行限制，如果改性竹纤维的含量过少，对热塑性塑料无明显的增强作用；而改性竹纤维的含量过多，热塑性塑料的刚性虽然会大幅度增加，但是冲击强度却有所降低。所述热塑性塑料选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛，聚碳酸酯，聚酰胺、丙烯酸酯类塑料中的一种或多种。作为优选，所述改性塑料包括以下重量份成分：热塑性塑料100份，改性竹纤维15份，增韧剂0.5-2份。本专利技术的优选实施方式中，所述改性竹纤维由包括以下工艺步骤的制备方法获得：(1)原竹处理：将竹块切成片状，然后粉碎过筛得竹纤维原粉；(2)将竹纤维原粉置于NaOH溶液中浸泡，然后离心获得沉淀物，沉淀物反复水洗直至溶液呈中性，离心、烘干，得竹纤维；(3)将竹纤维浸泡在改性重质碳酸钙溶液中进行超声处理，离心、烘干，获得改性竹纤维。所述竹块为空心圆柱状，优选为长为30-60mm，直径为100-200mm的空心圆柱状的竹块。先将空心圆柱状的竹块沿纤维纵向切成空心薄片，该空心薄片长度范围为0.5-2mm，然后将空心薄片沿径向切割成小片状，将小片状竹置于高速粉碎混料机中粉碎。高速混料机的转速为10000-80000r/min，粉碎环境的温度为室温、湿度为35％以下，粉碎物过筛，先采用90-110目筛过筛，去除粉碎物中小纤维杂质，筛上物再过30-50目筛保留筛下物，筛下物为长径比为5-8的竹纤维原粉。竹纤维原粉浸泡于氢氧化钠溶液中，经氢氧化钠处理，一些结合比较疏松的单纤维可以从竹纤维的纤维束中分离，获得单纤维，且纤维之间的杂质也因单纤维的获得可以被去除，也可以去除其所附带夹杂的木质素和半纤维素含有的极少量的苯类和醛类物质，降低VOCs含量。且竹纤维经碱处理后，竹纤维表面部分果胶、木质素和半纤维素等杂质溶解而使表面变得粗糙。作为优选，NaOH溶液质量浓度为0.5％-5％，浸泡温度为75-85℃，浸泡时间为8-12h。碱处理的工艺条件需要控制在一定范围内，如果碱溶液浓度、处理时间和温度太小，碱处理力度不大，竹纤维的改性程度太小，不利于性能的发挥；而碱溶液的浓度过高、处理时间过长、温度过高，有可能导致纤维素发生碱性降解，从而使得纤维本身强度下降。碱处理后的纤维素经离心后获得沉淀物，然后加水洗、离心，反复操作，直至加入水后溶液呈中性，离心、烘干。碱处理后的竹纤维置于改性重质碳酸钙溶液中进行超声处理，改性重质碳酸钙溶液质量浓度优选为1％-5％。作为优选，所述改性重质碳酸钙的制备方法包括以下步骤：将重质碳酸钙与水混合配成乳液，在惰性气氛下加压搅拌3-6h，离心过滤，滤饼烘干，即得改性重质碳酸钙。所述惰性气氛为二氧化碳、氮气、氦气、氩气中的一种或多种。作为优选，所述重质碳酸钙与水的比例为1：(8-15)，所述压力为0.8-1.5MPa。重质碳酸钙乳液在惰性气氛中，压力0.8-1.5MPa下搅拌处理，可以获得更小粒径、更粗糙的表面，改性重质碳酸钙比表面积为17-20m2/g。粗糙的改性重质碳酸钙在超声处理下沉积在竹纤维的粗糙表面，两者的结合力因为两者都具有粗糙表面得到大大增强。而改性重质碳酸钙的粗糙表面也加大了与塑料基体的结合力，因此改性重质碳酸钙起到“桥梁”的作用，有利于竹纤维与塑料基体的结合。所述步骤(3)中超声功率为200-1000W，处理温度为20-60℃，超声时间为30-150min。本专利技术的另一个目的通过一下技术方案来实现：一种低VOCs竹纤维改性塑料制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将100份热塑性塑料、1-20份改性纤维和0.5-2份增韧剂用高速混合机进行混合后，加入双螺杆挤出机中造粒即得低VOCs竹纤维改性塑料。所述双螺杆挤出机螺杆转速为60-80r/min，双螺杆挤出机设置的各段温度范围分别为：180-190℃、185-195℃、190-195℃、190-200℃、195-205℃、195-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低VOCs竹纤维改性塑料，其特征在于，所述低VOCs竹纤维改性塑料包括以下重量份成分：热塑性塑料100份，改性竹纤维1-20份，增韧剂0.5-2份。/n

【技术特征摘要】
1.一种低VOCs竹纤维改性塑料，其特征在于，所述低VOCs竹纤维改性塑料包括以下重量份成分：热塑性塑料100份，改性竹纤维1-20份，增韧剂0.5-2份。


2.根据权利要求1所述的低VOCs竹纤维改性塑料，其特征在于，所述改性竹纤维由包括以下工艺步骤的制备方法获得：
(1)原竹处理：将竹块切成片状，然后粉碎过筛得竹纤维原粉；
(2)将竹纤维原粉置于NaOH溶液中浸泡，然后离心获得沉淀物，沉淀物反复水洗直至溶液呈中性，离心、烘干，得竹纤维；
(3)将竹纤维浸泡在改性重质碳酸钙溶液中进行超声处理，离心、烘干，获得改性竹纤维。


3.根据权利要求2所述的低VOCs竹纤维改性塑料，其特征在于，所述步骤(1)中的粉碎物先采用90-110目筛过筛，筛上物再过30-50目筛，获得的筛下物为竹纤维原粉。


4.根据权利要求2所述的低VOCs竹纤维改性塑料，其特征在于，所述步骤(2)中的NaOH溶液质量浓度为0.5％-5％，浸泡温度为75-85℃，浸泡时间为8-12h。


5.根据权利要求2所述的低VOCs竹纤维改性塑料，其特征在于，所述步骤(3)中的改性重质碳酸钙溶液质量浓度为1％-5％。

【专利技术属性】
技术研发人员：王利军，曹颖，黎晨欣，郭维林，宋贤震，陈胜文，罗立立，李章民，曾静，
申请(专利权)人：宁波聚才新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33