一种聚碳酸亚丙酯基复合材料的制备方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种复合材料，特别是涉及一种聚碳酸亚丙酯基复合材料的制备方 法。
【背景技术】：
[0002] 聚碳酸亚丙酯的英文全称为Poly propylene carbonate，英文缩写为PPC，又称为 聚甲基乙撑碳酸酯，它是以二氧化碳和环氧丙烷为原料合成的一种完全可降解的环保型塑 料。聚碳酸亚丙酯为淡黄色或白色或透明半固体或固体，易溶于丙酮、苯、氯仿、乙酸乙酯， 溶胀于丙酮和乙醇的合理比例溶液，不溶于水、醇及醚类溶剂。聚碳酸亚丙酯中C0 2含量大 概占 31 %~50%，是目前研究最深入也是最有工业化前景的二氧化碳共聚酯。C02的充分利 用不仅大大降低对上游原料一一石油的消耗，还对缓解环境污染中较为严重的问题一一 C02的排放而导致的"温室效应"有积极作用。聚碳酸亚丙酯的玻璃化转变温度较低，常用于 制备低温下使用的制品，可以应用在肉制品(_80°C)保鲜膜、可降解泡沫材料、板材、一次性 餐具、一次性医用、食品包装材料等。PPC是非晶结构，分子链柔性较大，链间相互作用力小， 因此机械性能较差，耐磨性能也很差，此外，PPC的耐热稳定性表现不佳，在熔融加工过程中 热降解现象明显，上述缺陷严重限制了其应用范围。
[0003]
【发明内容】
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[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种聚碳酸亚丙酯基复合材料的制备方法，制备 出的复合材料具有很好的机械性能和耐磨性能，同时还具有较好的耐热性能。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
[0006] -种聚碳酸亚丙酯基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007] (1)将菠萝纤维浸泡于氢氧化钠溶液中3小时，取出后用醋酸溶液重复洗涤至中 性，置于烘箱中70°C下烘干至恒重，得到碱化菠萝纤维，将碳化硼纤维于90°C下干燥5小时， 与碱化菠萝纤维混纺成混合纤维备用；
[0008] (2)用甲酸将无水乙醇的ph值调节为4,混合均匀后加入偶联剂，搅拌40分钟得到 偶联剂溶液，将步骤（1)得到的混合纤维浸泡于偶联剂溶液中1小时，取出后用氨水重复洗 涤至中性，移至真空干燥箱中100°c下干燥4小时，得到改性纤维备用；
[0009] (3)将步骤(2)得到的改性纤维短切为4mm长的短纤维，将短纤维与聚碳酸亚丙酯 加入混合机中混合均匀，得到混合料，将混合料用单螺杆挤出机熔融挤出造粒，得到粒料， 将粒料用注射成型机注射成型，得到聚碳酸亚丙酯基复合材料。
[0010] 优选地，本发明所述步骤(1)中，氢氧化钠溶液的质量分数为8%。
[0011] 优选地，本发明所述步骤(1)中，醋酸溶液的质量分数为5 %。
[0012] 优选地，本发明所述步骤(1)中，碱化菠萝纤维、碳化硼纤维的重量比为2:3。
[0013] 优选地，本发明所述步骤(2)中，偶联剂溶液的质量分数为3%。
[0014] 优选地，本发明所述步骤(2)中，偶联剂为KH560。
[0015] 优选地，本发明所述步骤(2)中，氨水的质量分数为6%。
[0016] 优选地，本发明所述步骤(3)中，按重量份数计，聚碳酸亚丙酯60-70份，短纤维30-40份。
[0017] 优选地，本发明所述步骤（3)中，单螺杆挤出机的机头温度为180°C，机尾温度为 165Γ。
[0018] 优选地，本发明所述步骤（3)中，注射成型机的注射温度为175°C，注射压力为 5MPa〇
[0019] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0020] 1)菠萝纤维即菠萝叶纤维，又称凤梨麻，是从菠萝叶片中提取的纤维，属于叶片麻 类纤维，是一种回收性植物材料，比较粗硬，机械性能和降解性能均较好，不过其表面能较 高且呈亲水性，与PPC基体的界面浸润性较差，而且其耐热性不佳，直接与PPC基体共混时会 发生热降解，因此本发明先通过氢氧化钠进行碱化处理，将其表面的胶质、半纤维素等杂质 去除，增加了菠萝纤维的结晶度，提高了强度，降低了表面能和亲水性，再通过与耐高温的 碳化硼纤维进行混纺，碳化硼纤维可起到隔热作用，避免菠萝纤维被热降解，然后通过偶联 剂进行偶联处理，偶联剂在菠萝纤维与PPC基体之间起到桥梁嫁接作用，大大提高了菠萝纤 维与PPC基体的界面结合强度，从而有效提高复合材料的机械性能。
[0021] 2)碳化硼纤维是以碳化硼为皮层、钨丝为芯层、采用蒸汽沉积法制成的皮芯结构 复合纤维，其硬度、高温稳定性、耐磨性能均非常优异，经过偶联剂处理后其表面的亲水性 被改变成疏水性，与PPC基体之间的界面结合得到了很大的改善，大大提高了 PPC的玻璃化 转变温度以及复合材料的耐热性能；当复合材料受到摩擦作用时，碳化硼纤维能承载大部 分摩擦载荷，在碳化硼纤维被磨掉之前PPC基体几乎不会受到摩擦破坏，因此复合材料的耐 磨性能得到了很大的提高。
【具体实施方式】：
[0022] 下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明 用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0023] 实施例1
[0024] 一种聚碳酸亚丙酯基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0025] (1)将菠萝纤维浸泡于质量分数为8%的氢氧化钠溶液中3小时，取出后用质量分 数为5%的醋酸溶液重复洗涤至中性，置于烘箱中70°C下烘干至恒重，得到碱化菠萝纤维， 将碳化硼纤维于90°C下干燥5小时，与碱化菠萝纤维混纺成混合纤维备用，碱化菠萝纤维、 碳化硼纤维的重量比为2:3;
[0026] (2)用甲酸将无水乙醇的ph值调节为4,混合均匀后加入KH560,搅拌40分钟得到质 量分数为3%的KH560溶液，将步骤（1)得到的混合纤维浸泡于KH560溶液中1小时，取出后用 质量分数为6 %的氨水重复洗涤至中性，移至真空干燥箱中100 °C下干燥4小时，得到改性纤 维备用；
[0027] (3)将步骤(2)得到的改性纤维短切为4mm长的短纤维，按重量份数计，将65份短纤 维与35份聚碳酸亚丙酯加入混合机中混合均匀，得到混合料，将混合料用单螺杆挤出机熔 融挤出造粒，得到粒料，单螺杆挤出机的机头温度为180°C，机尾温度为165°C，将粒料用注 射成型机注射成型，得到聚碳酸亚丙酯基复合材料，注射成型机的注射温度为175°C，注射 压力为5MPa。
[0028] 实施例2
[0029] 一种聚碳酸亚丙酯基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0030] (1)将菠萝纤维浸泡于质量分数为8%的氢氧化钠溶液中3小时，取出后用质量分 数为5%的醋酸溶液重复洗涤至中性，置于烘箱中70°C下烘干至恒重，得到碱化菠萝纤维， 将碳化硼纤维于90°C下干燥5小时，与碱化菠萝纤维混纺成混合纤维备用，碱化菠萝纤维、 碳化硼纤维的重量比为2:3;
[0031] (2)用甲酸将无水乙醇的ph值调节为4,混合均匀后加入KH560,搅拌40分钟得到质 量分数为3%的KH560溶液，将步骤（1)得到的混合纤维浸泡于KH560溶液中1小时，取出后用 质量分数为6 %的氨水重复洗涤至中性，移至真空干燥箱中100 °C下干燥4小时，得到改性纤 维备用；
[0032] (3)将步骤(2)得到的改性纤维短切为4mm长的短纤维，按重量份数计，将66份短纤 维与34份聚碳酸亚丙酯加入混合机中混合均匀，得到混合料，将混合料用单螺杆挤出机熔 融挤出造粒，得到粒料，单螺杆挤出机的机头温度为180°C，机尾温度为165°C，将粒料用注 射成型机注射成型，得到聚碳酸亚丙酯基复合材料，注射成型机的注射温度为175°C，注射 压力为5MPa。
[0033] 实施例3
[0034] 一种聚碳酸亚丙酯基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0035] (1)将菠萝纤维浸泡于质量分数为8%的氢氧化钠溶液中3小时，取出后用质量分 数为5%的醋酸溶液重复洗涤至中性，置于烘箱中70°C下烘干至恒重，得到碱化菠萝纤维， 将碳化硼纤维于90°C下干燥5小时，与碱化菠萝纤维混纺成混合纤维备用，碱化菠萝纤维、 碳化硼纤维的重量比为2:3;
[0036] (2)用甲酸将无水乙醇的ph值调节为4,混合均匀后加入KH560,搅拌40分钟得到质 量分数为3%的KH560溶液，将步骤（1)得到的混合纤维浸泡于KH560溶液中1小时，取出后用 质量分数为6 %的氨水重复洗涤至中性，移至真空干燥箱中100 °C下干燥4小时，得到改性纤 维备用；
[0037] (3)将步骤(2)得到的改性纤维短切为4mm长的短纤维，按重量份数计，将70份短纤 维与30份聚碳酸亚丙酯加入混合机中混合均匀，得到混合料