麻纤维增强聚丙烯工程化复合材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚丙烯复合材料技术领域，具体涉及一种麻纤维增强聚丙烯工程化复 合材料及其制备方法和在制备汽车部件中的应用。
【背景技术】
[0002] 随着"能源短缺"和"大气污染"日益严峻，特别是近年来，汽车市场飞速发展，汽 车的节能减排已刻不容缓。为促进汽车产品进步、保护环境、推进能源节约和可持续发展， 汽车的小型化与轻量化备受人们的关注。
[0003] 汽车工业发达国家已经将塑料及其复合材料用量作为衡量现代汽车设计与制造 技术水平高低的一个重要标志。作为五大通用塑料之一，聚丙烯具有力学性能优异、比重 小、易于成型加工的优势，在汽车工业中具有广泛的应用。相对于常规的玻纤和碳纤维，麻 纤维具有绿色环保、可再生、来源广泛、比重轻、能耗低和价格低廉的优势。另外，麻纤维的 大量使用有利于缓解石油资源短缺和促进绿色、低碳及可持续性经济的发展。因此，麻纤维 增强聚丙烯在汽车领域的应用前景广阔。
[0004] 申请公布号为CN101880425A(申请号为201010227445. 5)的中国发明专利申请 公开了一种绿色天然亚麻纤维增强聚丙烯树脂基复合材料的制备方法，将亚麻纤维放入水 中后调节pH为1~4,再加入戊二醛加热，保温反应得到改性亚麻纤维；取聚丙烯树脂粒料 放入热混合搅拌机内，待聚丙烯树脂料粒熔化后加入改性亚麻纤维搅拌，得到天然亚麻纤 维增强聚丙烯树脂基复合材料。该技术方案通过在水溶液中用戊二醛改性亚麻纤维的表 面，提高亚麻纤维与聚丙烯树脂基体的粘接性能，显著提高复合材料的拉伸强度和弹性模 量。该改性亚麻纤维增强的聚丙烯树脂复合材料与未改性亚麻纤维增强的聚丙烯树脂复合 材料相比，其拉伸强度和弹性模量增强20%左右，断裂伸长率在3%左右，需要进一步研究 探索提尚其力学性能。
[0005] 申请公布号为CN102558670A(申请号为201110291787. 8)的中国发明专利申请 公开了一种亚麻纤维增强聚丙烯复合材料及制备方法，亚麻纤维用1~5%的氢氧化钠浸 泡，浴比为1 : (15~20)，于30~80°C处理1~10小时，然后水洗至中性，于90~100°C烘 干后得到处理后的亚麻纤维，将20~40份处理后的亚麻纤维、80~100份的聚丙烯、4~ 6份的偶联剂、1~3份的抗氧剂、5~8份的润滑剂以及1~5份的其他助剂，投入到高速 混合机中，加热搅拌100~ll〇°C，保温10~15min，混合搅拌均匀，将混料加入挤压机，在 140~160°C挤出，将挤出物放入金属模具中，开模得到复合材料成品。产品的拉伸强度、冲 击强度和断裂伸长度等综合性能优良，可应用于汽车工业、室内材料装置及日常生活等领 域。但是其材料的力学性能有待进一步提高。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种麻纤维增强聚丙烯工程化复 合材料及其制备方法和工程化应用，材料力学性能优异，制备成本低，制备工艺简单。
[0007] -种麻纤维增强聚丙烯工程化复合材料，由以下重量百分比的原料制成：
[0009] 本发明中，在过氧化十二酰引发作用下，环氧呋喃能够反应性增容聚丙烯及麻纤 维的界面相容性，有利于改善聚丙烯和植物纤维的相容性，并具有润滑剂及促进纤维分散 的作用，从而保证了此复合材料具有优异的力学性能及加工性能。
[0010] 所述的聚丙烯为共聚聚丙烯，可采用市售通用的型号。
[0011] 所述的麻纤维为洋麻纤维、剑麻纤维、亚麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维中的一种或 两种以上（包括两种），麻纤维能够起到增强聚丙烯，并改善其抗冲击性。
[0012] 所述的环氧呋喃是一种具有刚性环结构的反应性环氧化合物，其型号为HF9200。 环氧呋喃兼具相容剂、润滑剂和分散剂的作用，对改善聚丙烯和麻纤维的相容性、麻纤维的 均匀分散以及加工性能具有显著的作用。
[0013] 所述的增韧剂为EPDM(三元乙丙橡胶）、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物）、聚烯烃弹 性体（POE)中一种或两种以上（包括两种）。
[0014] 所述的过氧化十二酰为一种具有长链结构的引发剂，CAS号为105-74-8。
[0015] 作为优选，所述的麻纤维增强聚丙烯工程化复合材料，由以下重量百分比的原料 制成：
[0017] 进一步优选，所述的麻纤维增强聚丙烯工程化复合材料，由以下重量百分比的原 料制成：
[0018]
[0019] 所述的麻纤维为洋麻纤维；
[0020] 所述的环氧呋喃采用无锡光明化工有限公司生产的型号为HF9200的产品；
[0021] 所述的增韧剂为聚烯烃弹性体。
[0022] 更进一步优选，所述的麻纤维增强聚丙烯工程化复合材料，由以下重量百分比的 原料制成：
[0023]
[0025] 所述的麻纤维为洋麻纤维；
[0026] 所述的环氧呋喃采用无锡光明化工有限公司生产的型号为HF9200的产品；
[0027] 所述的增韧剂为聚烯烃弹性体。
[0028] -种麻纤维增强聚丙烯工程化复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0029] 利用混合机将聚丙烯、麻纤维、环氧呋喃、增韧剂和过氧化十二酰混合均匀，然后 利用双螺杆挤出机熔融共混挤出、拉条、风冷、造粒后，得到麻纤维增强聚丙烯工程化复合 材料；
[0030] 所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1~50:1，熔融共混的温度为170°C~ 180。。。
[0031] 所述的麻纤维增强聚丙烯工程化复合材料在制备汽车部件中应用，该麻纤维增强 聚丙烯工程化复合材料可用于制备汽车保险杠、前端模块、仪表板、门模块和汽车车身底板 等领域，所述的汽车部件为汽车保险杠、前端模块、仪表板、门模块和汽车车身底板。
[0032] 与现有技术相比，本发明具有如下突出优势：
[0033] -、本发明麻纤维增强聚丙烯工程化复合材料中的麻纤维来源于可再生的生物 质，具有更小的密度，可以有效的促进汽车的轻量化从而实现节能减排。
[0034] 二、本发明麻纤维增强聚丙烯工程化复合材料中选用的环氧呋喃，在过氧化十二 酰的引发作用下，可以实现反应性增容聚丙烯与麻纤维的界面相容性，同时兼具分散剂和 润滑剂的作用，对改善聚丙烯和植物纤维的相容性、植物纤维的均匀分散以及加工性能具 有显著的作用。
[0035] 三、本发明植物纤维增强聚丙烯复合材料具有优异的力学性能、尺寸稳定性、着色 性能以及颜色稳定性。添加通用型阻燃剂及抗氧剂后，该复合材料可用于制备汽车部件，具 体如汽车前端模块、仪表板、门模块和汽车车身底板等领域。制备的汽车部件具有质量轻、 强度高、抗冲击韧性强、尺寸稳定性好、耐腐蚀、成型加工性能优异、绿色环保等卓越性能， 在汽车工业中具有广泛的应用，具备广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0036] 为了使本发明要解决的技术问题、技术方案以及有效效果更加清楚，以下通过实 施例和对比例进一步描述本发明，但本发明并不限于这些实施例。
[0037] 实施例1
[0038] 配方如下：
[0039]
[0040] 称取以下重量的原料：
[0041]共聚聚丙烯（东莞市