本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體是一種用于環(huán)保的劍麻纖維增強聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：近年來，由于全球能源和環(huán)境問題的日益突出，采用自然界豐富的天然植物纖維，如木纖維、竹纖維、亞麻、劍麻、竺麻等、椰纖維等，替代合成纖維作為樹脂基復(fù)合材料的增強體逐漸受到人們的關(guān)注。與合成纖維相比，天然纖維具有價廉質(zhì)輕、比強度和比模量高等優(yōu)良特性，采用自然界豐富的天然植物纖維替代傳統(tǒng)的人造纖維等增強聚合物基復(fù)合材料，可制備環(huán)境友好及可回收利用的復(fù)合材料，可用于建筑工業(yè)中的防火隔音材料、裝潢材料、包裝材料、緩沖材料及飛機汽車內(nèi)飾件、零部件等。特別是隨著汽車工業(yè)向輕量化、環(huán)保、節(jié)能、可回收方向的發(fā)展，天然纖維復(fù)合材料在該領(lǐng)域的研究和應(yīng)用得到了廣泛關(guān)注。麻纖維具有密度低、比性能高、價格便宜、資源豐富、可生物降解等優(yōu)點，目前已成為復(fù)合材料增強體的熱點，然而，親水性基團與毛細管的大量存在，使得麻纖維具有優(yōu)良的親水性，從而嚴重影響了纖維與低極性聚合物的界面相容性和粘合性。此外，麻纖維纖維素含量比例為60～80%，其它非纖維素成分的存在不僅使麻纖維變脆變硬，而且降低了麻纖維的強度，致使麻纖維增強復(fù)合材料的性能增加有限。為了提高麻纖維復(fù)合材料的增強效果，需要對麻纖維進行表面改性處理。為改善麻纖維與基體的界面結(jié)合性能，針對天然纖維的表面處理方法可分為物理法和化學(xué)法。物理法主要有熱處理（處理纖維干硬變脆，影響復(fù)合材料的力學(xué)性能）；靜放電處理（需要特殊設(shè)備，成本高，至今未實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)）；浸潤/包覆（很難找到相容性較好的單體）；化學(xué)法主要有堿處理（可以去除非纖維素成分，但并不能改善纖維與聚合物的相容性和界面粘接性能）；接枝共聚（單體在引發(fā)劑的作用下被引發(fā)生成自由基，與基體或纖維表面發(fā)生接枝共聚，引入與基體相容性較好的分子鏈，可以改善界面狀況，但過程復(fù)雜，且可能引起纖維強度的下降）；有機硅烷偶聯(lián)劑處理（在一定程度上降低纖維表面能，提高纖維與聚合物的相容性，但界面偶聯(lián)劑自身含有一定的羧基、羥基等親水性基團，如果反應(yīng)不完全，纖維表面仍具有較高的表面能和親水性）。因此，針對以上的問題，現(xiàn)開發(fā)出一種改性的、增強效果顯著且成本低的劍麻纖維增強聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種改性的劍麻纖維增強聚丙烯復(fù)合材料及其制備方法，以解決上述
背景技術(shù)：
中提出的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種劍麻纖維增強聚丙烯復(fù)合材料，由以下重量份的原料制備而成：聚丙烯40～70份，聚氯乙烯10～20份，劍麻纖維3～8份，納米纖維素5～10份，環(huán)氧樹脂e5110～18份，環(huán)氧氯丙烷5～10份，γ-氨丙基三甲氧基硅烷2～5份，乙烯基三乙氧基硅烷1～3份，硬質(zhì)酰胺2～5份，聚乙二醇1～2份，乙酸乙酯10～20份，異丙醇10～20份，丙酮10～20份，0.5mol/l氫氧化鈉溶液40～60份。作為本發(fā)明進一步的方案：具體由以下重量份的原料制備而成：聚丙烯55～65份，聚氯乙烯12～16份，劍麻纖維3～5份，納米纖維素6～8份，環(huán)氧樹脂e5113～15份，環(huán)氧氯丙烷5～7份，γ-氨丙基三甲氧基硅烷3～4份，乙烯基三乙氧基硅烷1～2份，硬質(zhì)酰胺2～3份，聚乙二醇1.5份，乙酸乙酯10～15份，異丙醇12～15份，丙酮13～15份，0.5mol/l氫氧化鈉溶液50份。一種所述的劍麻纖維增強聚丙烯復(fù)合材料的制備方法，具體制備步驟如下：（1）將經(jīng)過漚制敲打過的劍麻纖維切成2～5cm長，然后開松，混合；（3）過篩，去除大顆粒；（3）用0.5mol/l氫氧化鈉溶液對劍麻纖維進行浸泡預(yù)處理，浸泡時間為30～150min，調(diào)節(jié)ph至中性后用蒸餾水洗滌，室溫下自然晾干，得到初步處理的劍麻纖維；（4）依次加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙酸乙酯、異丙酮、丙酮，混合攪拌30～60min，靜置18～22h；取出室溫下自然晾干后，再在40～50℃的烘箱中烘干30～40min，得到改性處理的劍麻纖維；（5）將改性處理的劍麻纖維與聚丙烯、聚氯乙烯、納米纖維素、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧氯丙烷、硬質(zhì)酰胺、聚乙二醇混合攪拌20～60min；（6）加入模具中進行熱壓成型，熱壓溫度170～190℃，模壓為2～5mpa，保壓時間3～5min；（7）冷卻脫模即可。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的復(fù)合材料具有很好的拉伸性能，其拉伸強度可達33.8mpa，其沖擊強度最高也可達20.6kj/m2，具有很好的抗沖擊性能，增強效果顯著、成本較低。具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。實施例1劍麻纖維增強聚丙烯復(fù)合材料，由以下重量份的原料制備而成：聚丙烯40份，聚氯乙烯10份，劍麻纖維3份，納米纖維素5份，環(huán)氧樹脂e5110份，環(huán)氧氯丙烷5份，γ-氨丙基三甲氧基硅烷2份，乙烯基三乙氧基硅烷1份，硬質(zhì)酰胺2份，聚乙二醇1份，乙酸乙酯10份，異丙醇10份，丙酮10份，0.5mol/l氫氧化鈉40份。上述劍麻纖維增強聚丙烯的制備步驟為：（1）將經(jīng)過漚制敲打過的劍麻纖維切成2cm長，然后開松，混合；（3）過篩，去除大顆粒；（3）用0.5mol/l氫氧化鈉溶液對劍麻纖維進行浸泡預(yù)處理，浸泡時間為50min，調(diào)節(jié)ph至中性后用蒸餾水洗滌，室溫下自然晾干，得到初步處理的劍麻纖維；（4）依次加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙酸乙酯、異丙酮、丙酮，混合攪拌40min，靜置20h；取出室溫下自然晾干后，再在40℃的烘箱中烘干40min，得到改性處理的劍麻纖維；（5）將改性處理的劍麻纖維與聚丙烯、聚氯乙烯、納米纖維素、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧氯丙烷、硬質(zhì)酰胺、聚乙二醇混合攪拌30min；（6）加入模具中進行熱壓成型，熱壓溫度170℃，模壓為2mpa，保壓時間5min；（7）冷卻脫模即可。實施例2劍麻纖維增強聚丙烯復(fù)合材料，由以下重量份的原料制備而成：聚丙烯45份、氯化聚乙烯11份、劍麻纖維12份、羧甲基纖維素1.5份、n-氨乙基哌嗪0.35份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷3份、乙烯基三乙氧基硅烷1.5份、硬脂酰胺3份、聚乙二醇1.2份、乙酸乙酯15份、異丙醇23份、丙酮13份。上述劍麻纖維增強聚丙烯的制備步驟為：（1）將經(jīng)過漚制敲打過的劍麻纖維切成3cm長，然后開松，混合；（3）過篩，去除大顆粒；（3）用0.5mol/l氫氧化鈉溶液對劍麻纖維進行浸泡預(yù)處理，浸泡時間為60min，調(diào)節(jié)ph至中性后用蒸餾水洗滌，室溫下自然晾干，得到初步處理的劍麻纖維；（4）依次加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙酸乙酯、異丙酮、丙酮，混合攪拌45min，靜置21h；取出室溫下自然晾干后，再在42℃的烘箱中烘干38min，得到改性處理的劍麻纖維；（5）將改性處理的劍麻纖維與聚丙烯、聚氯乙烯、納米纖維素、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧氯丙烷、硬質(zhì)酰胺、聚乙二醇混合攪拌35min；（6）加入模具中進行熱壓成型，熱壓溫度175℃，模壓為3mpa，保壓時間4min；（7）冷卻脫模即可。實施例3劍麻纖維增強聚丙烯復(fù)合材料，由以下重量份的原料制備而成：聚丙烯50份、氯化聚乙烯12.5份、劍麻纖維15份、羧甲基纖維素2份、n-氨乙基哌嗪0.4份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷3.5份、乙烯基三乙氧基硅烷2份、硬脂酰胺3.5份、聚乙二醇1.5份、乙酸乙酯20份、異丙醇25份、丙酮15份。上述劍麻纖維增強聚丙烯的制備步驟為：（1）將經(jīng)過漚制敲打過的劍麻纖維切成4cm長，然后開松，混合；（3）過篩，去除大顆粒；（3）用0.5mol/l氫氧化鈉溶液對劍麻纖維進行浸泡預(yù)處理，浸泡時間為60min，調(diào)節(jié)ph至中性后用蒸餾水洗滌，室溫下自然晾干，得到初步處理的劍麻纖維；（4）依次加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙酸乙酯、異丙酮、丙酮，混合攪拌50min，靜置21.5h；取出室溫下自然晾干后，再在47℃的烘箱中烘干33min，得到改性處理的劍麻纖維；（5）將改性處理的劍麻纖維與聚丙烯、聚氯乙烯、納米纖維素、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧氯丙烷、硬質(zhì)酰胺、聚乙二醇混合攪拌40min；（6）加入模具中進行熱壓成型，熱壓溫度180℃，模壓為3mpa，保壓時間4min；（7）冷卻脫模即可。實施例4劍麻纖維增強聚丙烯復(fù)合材料，由以下重量份的原料制備而成：聚丙烯55份，氯化聚乙烯14份，劍麻纖維15份，羧甲基纖維素2.5份，n-氨乙基哌嗪0.45份，γ-氨丙基三甲氧基硅烷4份，乙烯基三乙氧基硅烷2.5份，硬脂酰胺4份，聚乙二醇1.7份，乙酸乙酯25份，異丙醇28份，丙酮18份。上述劍麻纖維增強聚丙烯的制備步驟為：（1）將經(jīng)過漚制敲打過的劍麻纖維切成5cm長，然后開松，混合；（3）過篩，去除大顆粒；（3）用0.5mol/l氫氧化鈉溶液對劍麻纖維進行浸泡預(yù)處理，浸泡時間為100min，調(diào)節(jié)ph至中性后用蒸餾水洗滌，室溫下自然晾干，得到初步處理的劍麻纖維；（4）依次加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙酸乙酯、異丙酮、丙酮，混合攪拌55min，靜置22h；取出室溫下自然晾干后，再在50℃的烘箱中烘干30min，得到改性處理的劍麻纖維；（5）將改性處理的劍麻纖維與聚丙烯、聚氯乙烯、納米纖維素、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧氯丙烷、硬質(zhì)酰胺、聚乙二醇混合攪拌50min；（6）加入模具中進行熱壓成型，熱壓溫度185℃，模壓為4mpa，保壓時間4min；（7）冷卻脫模即可。本發(fā)明材料的實施例部分性能指標見下表，可以看到，本發(fā)明材料具有很好的拉伸性能，其拉伸強度可以達到33.8mpa，其沖擊強度最高可達20.6kj/m2，具有較好的抗沖擊性能。表1劍麻纖維增強聚丙烯復(fù)合板材的部分性能指標實施例1實施例2實施例3實施例4抗拉強度（mpa）31.232.933.832.6沖擊強度（kj/m2）19.220.320.619.8對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。當前第1頁12