一种亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料及其制备工艺的制作方法
【专利摘要】本发明属于高分子材料领域，具体公布了一种亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料及其制备工艺。本发明针对亚麻落麻纤维堆密度小、体积大并且在树脂基体中难于分散的缺点，先对亚麻落麻纤维进行化学处理，再采用新型的密炼混合-挤出双阶工艺制备亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料，即先将亚麻落麻纤维和其他物料加入密炼机中混合熔融，再把熔融的物料加入挤出机中挤出造粒。该复合材料具有质轻、节能、环保等特点，可实现产品的轻量化设计，并广泛地应用于汽车零部件、航空航天等领域。另外，本发明所用的密炼混合-挤出双阶工艺有效地解决了纤维在树脂中分散不理想的问题，产品质量稳定，生产效率较高，适于工业化生产。
【专利说明】一种亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料及其制备工艺
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料及 其制备工艺。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于全球能源和环境问题日益突出，采用自然界丰富的天然植物纤维替 代传统纤维增强树脂基复合材料逐渐受到人们的关注，生态复合材料（eco-composites)的 概念应运而生，天然纤维主要是大麻、亚麻、剑麻和苎麻等。与传统复合材料相比，生态复合 材料可生物降解和循环利用，在环境协调性和生态学方面都具有相对优势。其中，亚麻纤维 主要产于我国北方，资源丰富，价格低廉。作为增强材料，其密度较无机纤维小，而模量和拉 伸强度与无机纤维相近；生长周期短，加工成本低，对环境无污染，适合作为复合材料的增 强体。同时，亚麻纤维复合材料可以广泛应用于汽车、建筑、装潢等领域，具有广泛的发展前 旦 〇
[0003] 有关亚麻纤维/树脂基复合材料的研究表明，目如，亚麻纤维在使用中还存在一 些不足，最大的问题为亚麻纤维在数值基体中易团聚，分散困难，针对此现象，除现有的对 纤维进行改性处理外，也可从复合材料的制备工艺入手来解决此问题。
【发明内容】
[0004] 本发明是为了解决亚麻落麻纤维亲水性强，在憎水性的聚丙烯树脂基体中易团 聚，分散不均匀，从而导致亚麻落麻纤维/聚丙烯复合材料的力学性能较低，不利于其在汽 车工业领域的应用等问题。
[0005] 本发明的技术方案是含6(T80wt%的熔融指数为1(T25g/10min的聚丙烯树脂， 1(T25wt%的亚麻落麻纤维，5?10wt%的增韧剂，(T5wt%的偶联剂，(T5wt%的相容剂。其中 亚麻落麻纤维为经过碱处理的纤维；增韧剂为三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丙 烯共聚物中的一种或多种；偶联剂为Y- (2, 3-环氧丙氧基）丙基，二甲氧基娃烧和Y-氨 基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘 油酯接枝聚丙烯和甲基丙烯酸接枝聚丙烯中的一种或多种。
[0006] 本发明的亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料可根据加工需要和产品用途添加适 当助剂，包括抗氧剂(如1010、168、DSTP、3114等)、抗紫外线剂、耐寒剂、色粉以及不影响产 品用途的其他助剂。
[0007] 本发明的亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料的制备工艺为： (1) 按照配方将各组分称量好，并放入高速混合机中混合均匀； (2) 将一定比例的亚麻落麻纤维和混合均匀的其他物料一同放入密炼机中混合熔融， 此时应控制密炼机的温度在180°C以下； (3) 将混合熔融后的物料放入破碎机中破碎成接近粒状； (4) 将破碎好的物料倒入双螺杆挤出机的料斗中，经双螺杆挤出机挤出、水冷、烘干、切 粒等步骤后即得到颗粒状的亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料； (5)采用双螺杆挤出机制备本发明产品，双螺杆挤出机的各工艺段温度为170°C、 175°C、175°C、175°C、175°C、180°C、180°C、185°C，螺杆长径比为 21 ?46。
[0008] 本发明针对亚麻落麻纤维堆密度小、体积大并且在树脂基体中难于分散的缺点， 先对亚麻落麻纤维进行化学处理，再采用新型的密炼混合-挤出双阶工艺制备亚麻落麻纤 维增强聚丙烯复合材料，即先将亚麻落麻纤维和其他物料加入密炼机中混合熔融，再把熔 融的物料加入挤出机中挤出造粒。该复合材料具有质轻、节能、环保等特点，可实现产品的 轻量化设计，并广泛地应用于汽车零部件、航空航天等领域。另外，本发明所用的密炼混 合-挤出双阶工艺有效地解决了纤维在树脂中分散不理想的问题，产品质量稳定，生产效 率较高，适于工业化生产。
【具体实施方式】
[0009] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不局限于以下实施 例。
[0010] 实施例： (1) 按照如表1所示的配方将各组分称量好，并放入高速混合机中混合均匀； (2) 将一定比例的亚麻落麻纤维和混合均匀的其他物料一同放入密炼机中混合熔融 lOmin，密炼机的温度在170°C，此为工艺一； (3) 将一定比例的亚麻落麻纤维和混合均匀的其他物料一同放入密炼机中混合熔融 15min，密炼机的温度在180°C，此为工艺二； (4) 将混合熔融后的物料放入破碎机中破碎成接近粒状； (5) 将破碎好的物料倒入双螺杆挤出机的料斗中，经双螺杆挤出机挤出、水冷、烘干、 切粒等步骤后即得到颗粒状的亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料，具体检测结果如表2所 示； (6) 采用双螺杆挤出机制备本发明产品，双螺杆挤出机的各工艺段温度为170°C、 175°C、175°C、175°C、175°C、180°C、180°C、185°C，螺杆长径比为 21 ?46。
[0011] 表1亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料的配方
【权利要求】
1. 一种亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于：含6(T80 wt%的熔融指数为 10?25 g/10min的聚丙烯树脂，10?25 wt%的亚麻落麻纤维，5?10 wt%的增韧剂，0?5 wt%的 偶联剂，〇飞wt%的相容剂。
2. 根据权利要求1中所述的亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于所述的亚 麻落麻纤维为经过碱处理的纤维。
3. 根据权利要求1中所述的亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于所述的增 韧剂为三元乙丙橡胶、乙烯-辛烯共聚物和乙烯-丙烯共聚物中的一种或多种。
4. 根据权利要求1中所述的经过包覆处理技术处理的精梳亚麻落麻纤维条，其特征在 于所述的偶联剂为Y_(2, 3-环氧丙氧基）丙基，二甲氧基娃烧和氨基丙基二乙氧基 硅烷中的一种或多种。
5. 根据权利要求1中所述的亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于所述的相 容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯和甲基丙烯酸接枝聚丙烯 中的一种或多种。
6. 根据权利要求1中所述的亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料，其特征在于依据不同 的复合材料性能要求含有抗氧剂、抗紫外线剂、耐寒剂、色粉中的一种或多种。
7. 根据权利要求1中所述的亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料的制备工艺为： (1) 按照配方将各组分称量好，并放入高速混合机中混合均匀； (2) 将一定比例的亚麻落麻纤维和混合均匀的其他物料一同放入密炼机中混合熔融， 此时应控制密炼机的温度在180°C以下； (3) 将混合熔融后的物料放入破碎机中破碎成接近粒状； (4) 将破碎好的物料倒入双螺杆挤出机的料斗中，经双螺杆挤出机挤出、水冷、烘干、切 粒等步骤后即得到颗粒状的亚麻落麻纤维增强聚丙烯复合材料； (5) 采用双螺杆挤出机制备本发明产品，双螺杆挤出机的各工艺段温度为170°C、 175°C、175°C、175°C、175°C、180°C、180°C、185°C，螺杆长径比为 21 ?46。
【文档编号】C08L97/02GK104448533SQ201310413287
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】陈志刚, 陈宝岩, 宫克难 申请人:黑龙江鑫达企业集团有限公司