本发明涉及天然纤维改性技术领域，尤其涉及一种天然纤维的偶联剂改性方法。
背景技术：
锦葵科棉属植物的种籽上被覆的纤维，又称棉花，简称棉。是纺织工业的重要原料。棉纤维制品吸湿和透气性好，柔软而保暖。棉花大多是一年生植物。它是由棉花种子上滋生的表皮细胞发育而成的。棉纤维的生长可以分为伸长期、加厚期和转曲期三个阶段。棉纤维是我国纺织工业的主要原料，它在纺织纤维中占很重要的地位。我国是世界上的主要产棉国之一，目前，我国的棉花产量已经进入世界前列。我国棉花种植几乎遍布全国。其中以黄河流域和长江流域为主，再加上西北内陆、辽河流域和华南、共五大棉区。
棉纤维的主要成份是纤维素，纤维素是天然高分子化合物，纤维素的化学结构式由α葡萄糖为基本结构单元重复构成，其元素组成为碳44.44%、氢6.17%、氧49.39%。棉纤维的聚合度在6000~11000间。此外，棉纤维还附有5%左右的其他物质，称为伴生物，伴生物对纺纱工艺与漂练、印染加工均有影响。棉纤维的表面含有脂蜡质，俗称棉蜡，棉蜡对棉纤维具有保护作用，是棉纤维具有良好纺纱性能的原因之一，但在高温时，棉蜡容易熔融。所以棉布容易绕罗拉、绕胶辊。经脱脂处理，原棉吸湿性增加，吸水能力可达本身重量的23~24倍。
由于棉纤维的主要组成物质是纤维素，所以它较耐碱而不耐酸。烧碱可使棉纤维剧烈膨化，直径变大，长度缩短，以致引起棉制品的强烈收缩。此时，若施加张力，限制其收缩，棉制品表面会变得平整光亮且大大改善染色性能，此加工称为丝光；若不加张力任其收缩，称为碱缩。针织物经碱缩后会变得紧密而富有弹性，而且保形性好。酸能使棉纤维强度变差，尤其是强酸浓酸应忌用，它可溶于70%以上浓硫酸中，浓盐酸、浓硝酸对其强度也有严重影响。
棉纤维的长度主要取决于棉花的品种、生长条件和初加工。通常细绒棉的手扯长度平均为23~33mm，长绒棉为33~45mm。棉纤维的长度与纺纱工艺及纱线的质量关系十分密切。一般长度越长、长度整齐度越高、短绒越少，可纺的纱越细、条干越均匀、强度越高，且表面光洁、毛羽少；棉纤维长度越短，纺出纱的极限线密度越高。各种长度棉纤维的纺纱线密度一般都有一个极限值。
棉纤维长度是指纤维伸直时两端间的距离，是棉纤维的重要物理性质之一。棉纤维的长度主要由棉花品种、生长条件、初加工等因素决定。棉纤维长度与成纱质量和纺纱工艺关系密切。棉纤维长度长，整齐度好，短绒少，则成纱强力高，条干均匀，纱线表面光洁，毛羽少。
申请号为cn201410165136.8的发明专利公开了棉纤维增强注射型酚醛模塑料的制备方法，制备该酚醛模塑料的原料主要有线型酚醛树脂、六次甲基四胺、无机填料和棉纤维，该酚醛模塑料的制备方法包括以下步骤：1）称取各原料，备用；2）取无机填料与偶联剂置于球磨机或球磨罐中球磨均匀，所述偶联剂的用量为无机填料用量的0.5～10wt％，所述的无机填料为选自氢氧化铝、硅微粉、方解石、滑石、碳酸钙、玻璃微珠、高岭土和陶土粉末中的一种或两种以上的组合；3）取六次甲基四胺粉碎，然后与经过表面处理的无机填料及其它原料混合均匀；4）将混合好的物料投入双螺杆挤出机挤出；5）挤出料冷却后粉碎，即得。由该方法制得的酚醛模塑料力学性能更高、吸水性更低。其使用的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂，但其主要是为了将棉纤维偶联改性后应用于塑料制品，其配方伤害棉纤维表面，且偶联改性效果不佳。
技术实现要素：
本发明提供一种工艺配方简单易用、安全环保、成本低、具有优良的偶联改性效果、且不伤害天然纤维表面的偶联剂改性方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种天然纤维的偶联剂改性方法，包括下述步骤：
1）天然纤维表面的清洗和干燥；
2）将干燥后的天然纤维放入反应釜中，加入极性溶剂或极性溶剂的混合物，均匀搅拌5-15min，加入偶联剂，加热并均匀搅拌1-3h；
3）向步骤2）得到的混合物中加入抗氧化剂，均匀搅拌1-3h；
4）将金属氧化物粉末与热稳定剂混合，加入步骤3）得到的混合物中；
5）将步骤4）得到的混合物真空干燥，得到偶联剂改性后的天然纤维产品；
进一步地，所述偶联剂由以下各组份组成：柠檬酸、乙酸乙酯、烷基酚聚氧乙烯醚、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种或两种；
进一步地，所述偶联剂由以下重量比的各组份组成：柠檬酸10-30%、乙酸乙酯10-30%、烷基酚聚氧乙烯醚5-10%、硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种或两种30-75%；
进一步地，所述偶联剂由以下重量比的各组份组成：柠檬酸10-30%、乙酸乙酯10-30%、烷基酚聚氧乙烯醚5-10%、硅烷偶联剂30-75%；
进一步地，所述抗氧化剂为抗氧剂mb；
进一步地，所述金属氧化物为氧化钙；
进一步地，所述热稳定剂为硬脂酸锌；
进一步地，所述极性溶剂为乙醇、水或丙酮；
进一步地，步骤2）中加热温度为40-60℃；
进一步地，所述步骤3）中搅拌时间为2h。
本发明的有益效果：
本发明工艺配方简单易用、安全环保、成本低、具有优良的偶联改性效果、且不伤害天然纤维表面。本发明通过使用复合偶联剂将偶联剂分子均匀包裹在天然纤维表面，并能提高天然纤维和后续处理所使用的的材料的结合性能，从而大幅度提高偶联改性的天然纤维的弯曲模量、拉伸强度和热变形温度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施例旨在对本发明进行举例描述，而非以任何形式对本发明进行限制。
实施例1：
一种棉纤维的偶联剂改性方法，其具体步骤如下：
1）棉纤维进行清洗和干燥；
2）将干燥后的棉纤维放入反应釜中，加入重量为棉纤维3倍的乙醇中，均匀搅拌5min，加入与棉纤维重量比为1:0.05的偶联剂，加热并均匀搅拌1h；所述偶联剂由以下重量比的各组份组成：柠檬酸10%、乙酸乙酯30%、烷基酚聚氧乙烯醚5%、硅烷偶联剂55%。；
3）向步骤2）得到的混合物中加入与棉纤维重量比为1:0.05的抗氧剂mb，均匀搅拌1-3h；
4）将与棉纤维重量比分别为1:0.1和1:0.05的氧化钙粉末与硬脂酸锌混合，加入步骤3）得到的混合物中；
5）将步骤4）得到的混合物真空干燥，得到偶联剂改性后的天然纤维产品。
实施例2：
一种麻纤维的偶联剂改性方法，其具体步骤如下：
1）麻纤维进行清洗和干燥；
2）将干燥后的麻纤维放入反应釜中，加入重量为麻纤维3倍的乙醇中，均匀搅拌5min，加入与棉纤维重量比为1:0.05的偶联剂，加热并均匀搅拌1h；所述偶联剂由以下重量比的各组份组成：柠檬酸10%、乙酸乙酯30%、烷基酚聚氧乙烯醚5%、硅烷偶联剂55%。；
3）向步骤2）得到的混合物中加入与棉纤维重量比为1:0.05的抗氧剂mb，均匀搅拌1-3h；
4）将与棉纤维重量比为1:0.1和1:0.05的氧化钙粉末与硬脂酸锌混合，加入步骤3）得到的混合物中；
5）将步骤4）得到的混合物真空干燥，得到偶联剂改性后的天然纤维产品。
实施例3：
一种竹纤维的偶联剂改性方法，其具体步骤如下：
1）竹纤维进行清洗和干燥；
2）将干燥后的竹纤维放入反应釜中，加入重量为竹纤维3倍的乙醇中，均匀搅拌5min，加入与棉纤维重量比为1:0.05的偶联剂，加热并均匀搅拌1h；所述偶联剂由以下重量比的各组份组成：柠檬酸10%、乙酸乙酯30%、烷基酚聚氧乙烯醚5%、钛酸酯偶联剂55%。；
3）向步骤2）得到的混合物中加入与棉纤维重量比为1:0.05的抗氧剂mb，均匀搅拌1-3h；
4）将与棉纤维重量比为1:0.1和1:0.05的氧化钙粉末与硬脂酸锌混合，加入步骤3）得到的混合物中；
5）将步骤4）得到的混合物真空干燥，得到偶联剂改性后的天然纤维产品。
对比例1-3：
对比例1-3所使用的材料、步骤均分别于实施例1-3相同，其不同仅在于均未使用复合偶联剂进行改性，对比例1使用硅烷偶联剂、对比例2使用硅烷偶联剂、对比例3使用钛酸酯偶联剂。
实施例1-3、对比例1-3配方得到的废塑料清洗剂，比较其各方面性能见下表：
表1试验结果
由此可见，本发明工艺配方简单易用、安全环保、成本低、具有优良的偶联改性效果、且不伤害天然纤维表面，具有良好的应用前景。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。