一种竹纤维增强材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料领域，具体涉及一种竹纤维增强材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 木塑材料可W采用木材代替部分塑料，从而节约了宝贵的石油资源。但是对于木 塑材料而已，木质纤维的纤维强度较低，通常当木质纤维的加入量增加时，会导致木塑材料 的力学性能急剧下降。竹纤维是从自然生长的竹子中提取出的一种纤维素纤维，相对普通 的木质纤维素而言，具有更好的拉伸强度。
[0003] 现有的木塑材料，包括竹纤维增强塑料材料普遍存在木质纤维素或竹纤维在长时 间使用的情况下，容易遭到细菌的腐蚀降解，从而影响到材料的整体力学性能和使用寿命。 中国专利103450534A公开了一种竹纤维增强聚己帰材料，包括W高密度聚己帰树脂、低密 度聚己帰树脂、竹纤维、炭黑、抗氧剂、增塑剂、润滑剂、相容剂。该竹纤维增强聚己帰材料具 有耐磨性好、耐老化、抗冲击性强，但同样也存在竹纤维易被细菌腐蚀降解的缺陷。
[0004] 而在抗菌材料方面，银离子抗菌剂虽然有较好的抗菌效果，但价格较高，使用过程 中的抗菌效率相对较低。且金属银分散到塑料材料中后，后期很难进行回收，对资源浪费较 大。如能提供一种力学性能优异，抗菌能力强的竹纤维增强材料，同时达到力学强度高，抗 菌效果好，抗菌作用持久的要求，将提高竹纤维增强材料的使用范围。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的是提供一种竹纤维增强材 料及其制备方法，该竹纤维增强材料具有力学性能好，抗菌能力强，抗菌时间长，耐候性好， 使用寿命长的优点。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] -种竹纤维增强材料，由包括W下重量份的组分制成：
[0008] 聚丙婦 IOO份； 竹纤维 20~40份； 增初剂 5~10份; 相容剂 2~8份； 有坑抗菌剂 0.5~5份; 无机抗菌剂 5~20份； 偶联剂 0.4~2.5份； 増塑剂 3~8份; 抗氧剂 0.5~2份。
[0009] 优选的，所述的竹纤维的直径为200um~lOOOum，长径比为1 ; (10~100)。
[0010] 优选的，所述的增初剂为己丙橡胶或H元己丙橡胶；或所述的相容剂为马来酸酢 接枝聚丙帰。
[0011] 优选的，所述的有机抗菌剂按照W下方法制得；将1~5g氯甲基苯己帰-二己帰 基苯-苯己帰共聚物加入50ml氯仿溶剂中，加入1~5g予基二甲基十二烷基氯化倭，加热 至50~8(TC揽拌15~30min，过滤，洗涂干燥得到复合微粒；按重量份砰取复合微粒5份， 壳聚糖1~3份，山梨酸钟0. 2~0. 8份，混合均匀制得所述抗菌剂。
[0012] 优选的，所述的壳聚糖为2-居丙基H甲基氯化倭壳聚糖。
[0013] 氯甲基苯己帰-二己帰基苯-苯己帰共聚物与予基二甲基十二烷基氯化倭制得的 复合微粒既含有高分子链段，又含有杀菌基团，具有性能稳定，不挥发，杀菌效果显著的优 点，同时高分子链段的相对分子质量越大，抗菌效果越好。
[0014] 优选的，所述的无机抗菌剂为光催化型无机抗菌剂与片状无机填料按重量比为1 ; (1~3)的混合物。
[0015] 优选的，所述的光催化型无机抗菌剂选自氧化锋、二氧化娃或锐铁型二氧化铁中 的一种或一种W上；
[0016] 所述的片状无机填料选自片状蒙脱±、片状娃酸盐、片状石墨中的一种或一种W 上。
[0017] 氧化锋、二氧化娃和锐铁型二氧化铁属于光催化型无机抗菌剂，在光照后能产生 高度活性的空穴电子对，进而在产品表面生成强氧化性的?OH自由基，从而在短时间内杀 死与其接触的细菌。
[0018] 无机抗菌剂中采用光催化型无机抗菌剂与片状无机填料的混合物，片状无机填料 在复合材料中均匀分散后，可W起到一定的阻隔作用，使复合材料中的抗菌成分缓慢的释 放到竹纤维增强材料的表面，从而延长了竹纤维增强材料的有效抗菌时间。
[0019] 优选的，所述的偶联剂选自Y-缩水甘油離氧丙基H甲氧基娃焼、N-(e氨己 基）-Y-氨丙基甲基-二甲氧基娃焼、3-氨丙基H甲氧基娃焼中的一种或一种W上；
[0020] 或所述的增塑剂选自柏木油，藍麻油、绿芥末精油中的一种或一种W上。
[0021] 柏木油，藍麻油、绿芥末精油作为天然原料，本身具有一定的抗菌作用，同时在复 合材料加工的过程中还可W起到增塑的作用。
[0022] 优选的，所述的抗氧剂选自（N，N'-双-(3-化5-二叔了基-4-居基苯基）丙醜基） 己二胺）、（H[2. 4-二叔了基苯基]亚磯酸醋）、（1，3, 5-H(4-叔了基-3-居基-2, 6-二 甲基予基）-1，3, 5-H嗦-2, 4, 6-(1H，3H，5H) -H丽）或（四[目-(3, 5-二叔了基-4-居基 苯基）丙酸]季戊四醇醋）中的一种或一种W上。
[0023] 一种上述竹纤维增强材料的制备方法，包括W下步骤：
[0024] (1)按重量份砰取聚丙帰100份；竹纤维20~40份；增初剂5~10份；相容剂 2~8份；有机抗菌剂0. 5~5份；无机抗菌剂5~20份；偶联剂0. 4~2. 5份；增塑剂3~ 8份；抗氧剂0. 5~2份；
[002引似将无机抗菌剂先与偶联剂混合均匀再加入聚丙帰、相容剂、增初剂、抗氧剂和 50%重量份的竹纤维，混合均匀，加入挤出机机头的加料口中，将有机抗菌剂与增塑剂混合 均匀与另外50%重量份的竹纤维一起从挤出机螺杆中部的喂料口加入挤出机中，烙融共 混，挤出切粒，冷却得到所述的竹纤维增强材料。
[0026] 优选的，所述的竹纤维由W下方法制得；先将竹子沿竹子的生长方向切割成长条 状竹片，然后用压机将竹片碼压，并沿竹纤维的横向研磨，使竹纤维展开分散均匀，经过干 燥后经过筛网筛选，制得所述的竹纤维。
[0027] 将竹纤维采用压机先碼压，并沿竹纤维的横向研磨可W减少竹纤维在长度方向的 断裂，提高保持竹纤维的力学强度。同时竹纤维本身具有一定的抗菌、抑菌、杀菌的效果。因 为竹子里面含有"竹混"，具有天然的抑菌、防瞒、防莫、防虫功能。在本发明中竹纤维同时起 到了增强和抗菌的作用。
[0028] 优选的，所述的竹纤维在使用前经过烘干处理，使含水率低于0. 05%。
[0029]优选的，所述的挤出机的挤出温度为180~21(TC，螺杆转速为200~250R/min。
[0030] 先将无机抗菌剂与偶联剂进行混合，可W较好的提高偶联剂的偶联效率，将有机 抗菌剂与增塑剂混合均匀后从挤出机螺杆中部的喂料口加入挤出机中，可W保护抗菌剂， 使其受热时间缩短，减少在加工过程中的降解。
[0031] 和现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0032] (1)本发明的竹纤维增强材料，采用长径比较高，具有一定抗菌作用的竹纤维作为 增强材料，配合无机抗菌剂和有机抗菌剂、增塑剂及其他助剂，使得竹纤维增强材料的力学 性能得到提升的同时，还具有较好的抗菌性能。本发明不仅解决了竹纤维增强塑料在长期 使用过程中易被细菌侵蚀降解的问题，而且制得的竹纤维增强材料，具有较高的力学强度 和抗菌性能能应用于无菌生产车间、幼儿园、医院等场所。
[0033] (2)本发明的竹纤维增强材料中的无机抗菌剂中采用光催化型无机抗菌剂与片状 无机填料的混合物，片状无机填料在复合材料中均匀分散后，可W起到一定的阻隔作用，使 复合材料中的抗菌成分缓慢的释放到竹纤维增强材料的表面，从而延长了竹纤维增强材料 的有效抗菌时间。
[0034] (3)本发明的有机抗菌剂为高分子抗菌剂，高分子链段的存在不仅提