一种抗菌竹纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗菌竹纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法，属于聚丙烯复合材料领域，由以下重量份的原料制成：聚丙烯65

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌竹纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及聚丙烯复合材料领域，具体涉及一种抗菌竹纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着环保问题的突出以及生态环境材料需求的日益增长，在复合材料中以资源丰富的可再生天然纤维替代传统合成纤维，已成为复合材料研究发展的一个重要方向。可再生天然纤维按形态分有粉末纤维、短切纤维和长纤维。其中，仅具有一定长度的短切纤维和长纤维对聚合物树脂具有明显的增强作用。同等细度条件下，用于复合材料的纤维长度越长，其长径比越大，更有利于发挥天然纤维的增强效应。所以长纤维增强复合材料是未来天然纤维复合材料发展的重要趋势。我国竹材资源丰富，且竹纤维为高性能天然纤维，因此，通过一定方式提取具有足够长度的竹纤维束，开发竹纤维束作增强材料，替代传统的合成纤维，应用在多形式复合材料中，对促进天然纤维复合材料发展、提升竹材产业价值具有积极意义。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提出了一种抗菌竹纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0005]一种抗菌竹纤维增强聚丙烯复合材料，由以下重量份的原料制成：聚丙烯65
‑
85份、改性竹纤维10
‑
30份、相容剂3
‑
6份、助剂1
‑
3份；
[0006]其中，改性竹纤维是将竹纤维经碱处理、氧化处理后，接枝PHMG抗菌剂得到的。
>[0007]进一步地，所述改性竹纤维的制备包括以下步骤：
[0008]将竹纤维加入到氢氧化钠溶液进行浸渍处理；取出后再加入到高锰酸钾溶液中进行浸渍处理；取出后再将其加入到PHMG的水溶液中进行反应；取出后对竹纤维进行洗涤和干燥，即得改性竹纤维；
[0009]上述改性竹纤维的制备中，先采用氢氧化钠溶液对竹纤维进行碱处理，以去除竹纤维表面的半纤维素、木质素、胶质、油脂覆盖物等杂质；再采用高锰酸钾溶液进行氧化处理，竹纤维表面的羟基被氧化转变为羰基，不仅提高了竹纤维的疏水性，还为后续接枝提供了反应基团；氧化处理后的竹纤维与PHMG发生席夫碱反应，从而将PHMG接枝到竹纤维上，其具有长效抗菌效果。
[0010]进一步地，所述氢氧化钠溶液浸渍处理的温度为50
‑
60℃，浸渍时间为15
‑
30h，氢氧化钠溶液的重量百分浓度为5
‑
15％。
[0011]进一步地，所述高锰酸钾浸渍处理的温度为20
‑
25℃，浸渍时间为1
‑
5min，高锰酸钾溶液的重量百分浓度为0.01
‑
0.1％。
[0012]进一步地，所述PHMG的水溶液的浓度为0.1
‑
0.5g/ml，竹纤维在PHMG的水溶液中的
反应温度为20
‑
25℃。
[0013]进一步地，所述相容剂为PP
‑
g
‑
MAH、POE
‑
g
‑
MAH、SBS
‑
g
‑
MAH中的任意一种；助剂包括抗氧剂、环氧树脂、润滑剂、耐侯剂中的至少一种；抗氧剂包含胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的至少两种；环氧树脂为液态缩水甘油酯类环氧树脂；润滑剂为硬脂酸钙、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸酯衍生物中的至少一种；耐侯剂为受阻胺类耐侯剂。
[0014]进一步地，所述聚丙烯为高抗冲共聚聚丙烯；所述竹纤维为脱胶处理后的竹纤维。
[0015]进一步地，所述环氧树脂为间苯二甲酸二缩水甘油酯或四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯。
[0016]进一步地，所述竹纤维的制取包括以下步骤：
[0017]预处理：将竹片置于碱溶液中蒸煮软化，取出后以酸溶液中和去除表面残留碱液，去离子水冲洗数遍至中性，接着放入超声清洗机中进行超声处理，处理后取出常温下沥干；
[0018]其中，碱溶液为氢氧化钠、碳酸钠、硅酸钠或肥皂溶液，浓度为1％
‑
10％，蒸煮温度为60
‑
100℃,蒸煮时间为3
‑
5min；
[0019]酸溶液为硝酸、氢氟酸、盐酸或硫酸溶液，浓度为1％
‑
10％，处理时间为0.5
‑
2min；
[0020]超声处理条件为：超声功率200W，超声频率50KHz，超声时间20
‑
60min，超声温度60
‑
90℃。
[0021]辊压：预处理后的竹片送入辊压机辊压3
‑
4遍，竹片辊压成网状或粗束状；
[0022]一次梳理:辊压后的竹片紧固一端，用钢梳沿竹片轴向正向梳理数遍，接着紧固另一端，按同样方式沿竹片轴向反向梳理数遍，直至竹纤维基本分离，获得齐整的丝状长竹纤维束，肉眼观察无明显硬条、并条现象；
[0023]二次梳理:一次梳理后，再以软质密梳对长竹纤维束进行二次梳理，梳理方式同钢梳梳理，通过二次梳理，去除分叉纤维、次短纤维以及竹纤维表面的残留部分等，使分离出的竹纤维进一步细化、均匀化。
[0024]长竹纤维经缝合形成竹纤维毡，放在玉米醇溶蛋白溶液里改性，留作备用；
[0025]准备聚丙烯薄膜，与长竹纤维毡层叠组胚，经热压机热压成型，得到复合材料。
[0026]本专利技术还公开一种如上任一项所述的抗菌竹纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法,包括以下步骤：
[0027]按比例称取各原料，将聚丙烯、相容剂和助剂混合后加入至双螺杆挤出机的主喂料斗中；将改性竹纤维加入至双螺杆挤出机的侧喂料斗中；熔融挤出，干燥，即得抗菌竹纤维增强聚丙烯复合材料；
[0028]其中，双螺杆挤出机的挤出温度为150
‑
200℃，双螺杆挤出机的螺杆组合为弱剪切强分散。
[0029]本专利技术的有益效果：
[0030]本专利技术采用竹纤维增强聚丙烯，先对竹纤维进行碱处理和氧化处理，一方面增加了纤维表面粗糙度，提高纤维与聚合物基体间的机械锁结，还促使纤维表面的羟基转变为羰基，大大降低了竹纤维的亲水性，有利于其与聚丙烯基体的界面粘结；另一方面经处理后的竹纤维能够通过席夫碱反应将具有高效持久抗菌效果的PHMG接枝到其表面，PHMG是一种常见的阳离子型杀菌剂，水溶性好、无色无味，具有高效广谱杀灭和抑制各种微生物的作
用，然而将其直接添加到材料中往往达不到理想的抗菌效果，经接枝后的竹纤维具备长效抗菌效果。本专利技术挤出过程中采用弱剪切强分散螺杆组合，且改性后的竹纤维从双螺杆挤出机的侧喂料斗中加入，尽可能的保留竹纤维的长度，保证了复合材料的优良力学性能；制得的复合材料力学性能优良，且高效抗菌。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌竹纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：聚丙烯65
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85份、改性竹纤维10
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30份、相容剂3
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6份、助剂1
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3份；其中，改性竹纤维是将竹纤维经碱处理和氧化处理后，接枝PHMG抗菌剂得到的。2.根据权利要求1所述的抗菌竹纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述改性竹纤维的制备包括以下步骤：将竹纤维加入到氢氧化钠溶液进行浸渍处理；取出后再加入到高锰酸钾溶液中进行浸渍处理；取出后再将其加入到PHMG的水溶液中进行反应；取出后对竹纤维进行洗涤和干燥，即得改性竹纤维。3.根据权利要求2所述的抗菌竹纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述氢氧化钠溶液浸渍处理的温度为50
‑
60℃，浸渍时间为15
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30h，氢氧化钠溶液的重量百分浓度为5
‑
15％。4.根据权利要求2所述的抗菌竹纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述高锰酸钾浸渍处理的温度为20
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25℃，浸渍时间为1
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5min，高锰酸钾溶液的重量百分浓度为0.01
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0.1％。5.根据权利要求2所述的抗菌竹纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述PHMG的水溶液的浓度为0.1
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0.5g/ml，竹纤维在PHMG的水溶液中的反应温度为20
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25℃。6.根据权利要求1所述的抗菌竹纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于，所述相容剂为PP
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g
‑
MAH、POE
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李查，冉红川，
申请(专利权)人：重庆会通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：