專利名稱：一種麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及高分子復合材料技術領域，尤其涉及一種麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料及其制備方法。
背景技術：
木塑復合材料不僅具有原木特有的木質感，而且尺寸穩定性、耐水性、耐磨性、耐化學腐蝕性優良，不怕蟲蛀，易于著色，維護要求低，使用壽命長，易于成型和可二次加工。另外，它還可充分利用回收木材、余料、木屑等原來被廢棄的木料，大幅度提高天然木材的利用率，并可解決廢棄木料所造成的垃圾污染及處理問題，具有保護環境和提高人造木材制品附加價值的功效。因而木塑復合材料現已引起人們的廣泛重視，被譽為綠色環保新型材料，具有廣闊的發展前景。隨著我國現代化建設的持續發展，我國對木塑復合材料的開發研究取得了工業化階段性成果。目前，我國對木塑復合材料的研究主要集中在工藝設備、配方改性、老化研究等方面；應用主要在建筑業，用于制作護墻板、天花板、壁板、門窗框、海邊鋪地板、建筑模板、防潮隔板、樓梯板、站臺及路板等，另外還開始用于汽車車廂底板、鐵路客車地板等。木塑復合材料使用中的表面耐磨性能是其重要的性能指標。所謂材料耐磨性是指其在一定的摩擦條件下抵抗磨損的能力，磨損是材料表面受摩擦、擠壓、沖擊、剝蝕以及這幾種因素綜合作用時所產生的一種表面變化過程，其特點是磨損部分只是表面、形狀和體積等物理性質發生變化,而沒有化學性質的變化。南京林業大學李大綱等研究了木塑復合材料的表面耐磨性能和自然氣候條件老化對其耐磨性能的影響。近年來，環保意識深入人心，植物纖維以其無毒無害、生態環保、可降解、輕質價廉、比強度和比模量高、耐摩擦磨損及可再生等優良特性，在增強聚合物基復合材料的應用中越來越受到人們 的重視。如劍麻(SF)是一種多年生的天然硬質纖維作物，具有質地堅韌、耐磨損、耐酸堿、耐海水、抗腐蝕及耐低溫等突出優點，可作為木塑復合材料的原料和增強劑。桂林理工大學陸紹榮等對劍麻纖維增強聚丙烯木塑復合材料耐磨性進行了相關研究。此外，專利CN101781470也公開了一種高耐磨木塑復合材料及其制備方法，該方法采用高耐磨的改性納米陶瓷粒子和改性植物纖維粉熔融共混得到高耐磨木塑復合材料。以上研究和專利，對高耐磨性木塑復合材料的工業化生產具有重要意義，為其廣泛應用做了很好的準備工作。隨著科技的不斷發展和人們需求的不斷提高，對木塑復合材料的要求也更加多元化。但是，目前未處理的麻纖維與樹脂基體的界面粘結不理想，導致復合材料的力學性能不高，從而限制了麻纖維在實際中的應用；另一方面，在建材、家具、包裝等潛在應用領域，木塑復合材料的耐磨性和表面硬度也是重要的性能指標。

發明內容
本發明就是為了解決上述現有技術存在的問題而提供一種界面粘結良好，并具有良好耐磨性和表面硬度的麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料。
本發明的另一目的是提供該麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料的制備方法。本發明的目的通過以下技術方案來實現:
一種麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料，由包括以下重量份的組分制成:
聚丙烯PP30-70份，
麻纖維10-50份，
偶聯劑1.5-5份，
相容劑0.5-10份，
輔助劑ι- ο份。優選的，所述麻纖維為短切劍麻纖維(SF)，白色，長度為5_8mm。劍麻纖維是一種硬質纖維，質地堅韌，耐磨擦，不易脆斷。優選的，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑，選自J -氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ -(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(ΚΗ570)、乙
稀基二甲氧基娃燒(Α-171)中的一種或幾種。優選的，所述相容劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)或馬來酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)中的一種或兩種。優選的，所述輔助劑為輕質碳酸鈣，粒徑在200-600目。
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一種麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)按照以下重量份稱取原料:聚丙烯30-70份，麻纖維10-50份，偶聯劑1.5-5份，相容劑0.5-10份，輔助劑1-10份；
(2)麻纖維預處理:將麻纖維經過堿處理后，均勻噴霧偶聯劑的乙醇溶液，然后在70-80°C下烘干備用；
(3)制備模塑料:將步驟(2)中經表面處理的麻纖維、相容劑、輔助劑與PP共混，在塑煉機上輥煉5-15min，制成模塑料，其中塑煉機溫度為180-200°C ；
(4)熱壓成型制備木塑復合材料板:將步驟(3)中制備的模塑料在模壓機上熱壓成型，其中，模壓溫度為170-180°C，壓力為10-15MPa，熱壓時間為5_15min，制得耐磨型木塑復合材料。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
本發明的麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料具有良好的界面粘結、耐磨性和表面硬度，綜合力學性能優異，可應用于建筑材料和家具材料領域；另一方面，本發明選用了價廉、環保、安全的天然纖維作為原料，既降低了生產成本，又有利于綠色環保，符合國家可持續性發展的戰略目標。同時，采用熱壓成型制備木塑復合材料，制備工藝簡單，對設備要求低，生產成本低，產品性能高，具有廣闊的市場前景。本發明基于市場需求，首先對麻纖維進行表面改性，然后通過熔融共混、模壓成型方式，制備得到界面粘結良好的麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料，該木塑復合材料具有良好的耐磨性和表面硬度，可應用于建材、家具、包裝等領域。


圖1為本發明麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料的制備方法的工藝流程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細描述本發明。實施例1
按照下面的重量份稱取原料:pp 70，短切劍麻纖維(長度為5-6mm)20，硅烷偶聯劑KH550 1.5，相容劑PP-g-MAH 0.5，輔助劑輕質碳酸鈣(CaCO3)(粒徑在200-300目)8。生產該種麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料的方法:圖1為本發明制備方法的工藝流程示意圖，以下結合圖1對本實施例進行說明。將上述短切劍麻纖維經過堿處理后，均勻噴霧硅烷偶聯劑的乙醇溶液，然后在70°C下烘干備用。將上述經表面處理的劍麻纖維、相容劑、輔助劑與PP共混，在塑煉機上輥煉5min，制成模塑料，其中塑煉機溫度在200°C。將上述模塑料在模壓機上熱壓成型，其中，模壓溫度在180°C，壓力在lOMPa，熱壓時間在15min，制得耐磨型木塑復合材料。實施例2
按照下面的重量份稱取原料:PP 50，短切劍麻纖維(長度為7-8mm)40，硅烷偶聯劑KH570 2.5，相容劑PP-g-MAH 5，輔助劑輕質碳酸鈣(CaCO3)(粒徑在400-600目)2.5。將上述短切劍麻纖維經過堿處理后，均勻噴霧硅烷偶聯劑的乙醇溶液，然后在80°C下烘干備用。將上述經表面處理的劍麻纖維、相容劑、輔助劑與PP共混，在塑煉機上輥煉15min,制成模塑料，其中塑煉機溫度在180°C。將上述模塑料在模壓機上熱壓成型，其中，模壓溫度在170°C，壓力在15MPa，熱壓時間在5min，制得耐磨型木塑復合材料。實施例3
按照下面的重量份稱取原料:pp 30，短切劍麻纖維(長度為5-8mm) 50，硅烷偶聯劑A-171 5，相容劑PP-g-MAH 4，輔助劑輕質碳酸鈣(CaCO3)(粒徑在300-500目)1。將上述短切劍麻纖維經過堿處理后，均勻噴霧硅烷偶聯劑的乙醇溶液，然后在72°C下烘干備用。
將上述經表面處理的劍麻纖維、相容劑、輔助劑與PP共混，在塑煉機上輥煉8min，制成模塑料，其中塑煉機溫度在185°C。將上述模塑料在模壓機上熱壓成型，其中，模壓溫度在175°C，壓力在12MPa，熱壓時間在8min，制得耐磨型木塑復合材料。實施例4
按照下面的重量份稱取原料:PP 65，短切劍麻纖維(長度為5-8mm) 10，硅烷偶聯劑KH550 5，相容劑PP-g-MAH和PE-g-MAH的混合物10 (重量比1:1)，輔助劑輕質碳酸鈣(CaCO3)(粒徑在 400-600 目)10。將上述短切劍麻纖維經過堿處理后，均勻噴霧硅烷偶聯劑的乙醇溶液，然后在74°C下烘干備用。
將上述經表面處理的劍麻纖維、相容劑、輔助劑與PP共混，在塑煉機上輥煉IOmin,制成模塑料，其中塑煉機溫度在188°C。將上述模塑料在模壓機上熱壓成型，其中，模壓溫度在178°C，壓力在13MPa，熱壓時間在lOmin，制得耐磨型木塑復合材料。實施例5
按照下面的重量份稱取原料:PP 55，短切劍麻纖維(長度為5-8mm)30，硅烷偶聯劑KH550 5，相容劑PP-g-MAH和PE-g-MAH的混合物5 (重量比2:1)，輔助劑輕質碳酸鈣(CaCO3)(粒徑在 200 目)5。將上述短切劍麻纖維經過堿處理后，均勻噴霧硅烷偶聯劑的乙醇溶液，然后在75°C下烘干備用。將上述經表面處理的劍麻纖維、相容劑、輔助劑與PP共混，在塑煉機上輥煉12min,制成模塑料，其中塑煉機溫度在190°C。將上述模塑料在模壓機上熱壓成型，其中，模壓溫度在172°C，壓力在14MPa，熱壓時間在12min，制得耐磨型木塑復合材料。實施例6
按照下面的重量份稱取原料:pp 38，短切劍麻纖維(長度為5-8mm) 50，硅烷偶聯劑KH570 3.5，相容劑PE-g-MAH 0.5，輔助劑輕質碳酸鈣(CaCO3)(粒徑在600目)10。將上述短切劍麻纖維經過堿處理后，均勻噴霧硅烷偶聯劑的乙醇溶液，然后在78 °C下烘干備用。

將上述經表面處理的劍麻纖維、相容劑、輔助劑與PP共混，在塑煉機上輥煉14min,制成模塑料，其中塑煉機溫度在195°C。將上述模塑料在模壓機上熱壓成型，其中，模壓溫度在177°C，壓力在llMPa，熱壓時間在13min，制得耐磨型木塑復合材料。實施例7
按照下面的重量份稱取原料:PP 35，短切劍麻纖維(長度為5-8mm)45，硅烷偶聯劑A-171 1.5，相容劑PE-g-MAH 8.5，輔助劑輕質碳酸鈣(CaCO3)(粒徑在200-600目)10。將上述短切劍麻纖維經過堿處理后，均勻噴霧硅烷偶聯劑的乙醇溶液，然后在76 °C下烘干備用。將上述經表面處理的劍麻纖維、相容劑、輔助劑與PP共混，在塑煉機上輥煉15min,制成模塑料，其中塑煉機溫度在198°C。將上述模塑料在模壓機上熱壓成型，其中，模壓溫度在179°C，壓力在15MPa，熱壓時間在15min，制得耐磨型木塑復合材料。依據GB/T1040-92和GB/T1043-93標準對實施例1_3制得的麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料進行力學性能測試，GB3960-83標準進行摩擦磨損試驗來表征材料的耐磨性和表面硬度，測試結果見表I。表I
權利要求
1.一種麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料，其特征在于，由包括以下重量份的組分制成: 聚丙烯PP30-70份， 麻纖維10-50份， 偶聯劑1.5-5份， 相容劑0.5-10份， 輔助劑ι- ο份。
2.如權利要求1所述的麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料，其特征在于，所述麻纖維為短切劍麻纖維，長度為5-8mm。
3.如權利要求1所述的麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料，其特征在于，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑，選自 -氨丙基三乙氧基硅烷、 -(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、 II乙稀基二甲氧基娃燒中的一種或幾種。
4.如權利要求1所述的麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料，其特征在于，所述相容劑選自馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯中的一種或兩種。
5.如權利要求1所述的麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料，其特征在于，所述輔助劑為輕質碳酸鈣，粒徑在200-600目。`
6.一種如權利要求1所述的麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)按照以下重量份稱取原料:聚丙烯30-70份，麻纖維10-50份，偶聯劑1.5-5份，相容劑0.5-10份，輔助劑1-10份； (2)麻纖維預處理:將麻纖維經過堿處理后，均勻噴霧偶聯劑的乙醇溶液，然后在70-80°C下烘干備用； (3)制備模塑料:將步驟(2)中經表面處理的麻纖維、相容劑、輔助劑與PP共混，在塑煉機上輥煉5-15min，制成模塑料，其中塑煉機溫度為180-200°C ； (4)熱壓成型制備木塑復合材料板:將步驟(3)中制備的模塑料在模壓機上熱壓成型，其中，模壓溫度為170-180°C，壓力為10-15MPa，熱壓時間為5_15min，制得耐磨型木塑復合材料。
全文摘要
本發明公開了一種麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料，由包括以下重量份的組分制成聚丙烯30-70份，麻纖維10-50份，偶聯劑1.5-5份，相容劑0.5-10份，輔助劑1-10份。本發明還公開了該麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料的制備方法。本發明的麻纖維/聚丙烯耐磨型木塑復合材料具有良好的界面粘結、耐磨性和表面硬度，綜合力學性能優異，可應用于建筑材料和家具材料領域；另外，本發明選用了價廉、環保、安全的天然纖維作為原料，既降低了生產成本，又有利于綠色環保，符合國家可持續性發展的戰略目標。同時，采用熱壓成型制備木塑復合材料，制備工藝簡單，對設備要求低，生產成本低，產品性能高，具有廣闊的市場前景。
文檔編號C08L23/12GK103102586SQ20111036130
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者周一新 申請人:上海杰事杰新材料(集團)股份有限公司