專利名稱：一種輕質聚合物基麻纖維增強復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種輕質聚合物基麻纖維增強復合材料及其制備方法，尤其涉及ー種利用空心玻璃微珠制備的輕質聚合物基麻纖維增強復合材料及其制備方法。
背景技術：
麻纖維是天然有機填料中的一大類，主要成分為天然纖維素。常見的麻纖維種類有劍麻、洋麻、亞麻、黃麻、苧麻、大麻、紅麻等。將麻纖維與熱塑性或熱固性樹脂等聚合物基體混合均勻后，經注射成型、壓制成型等成型方法可制成車用板材、汽車內飾件等。麻纖維是天然可再生資源，來源豐富、價格低廉，利用麻纖維與合成樹脂制備汽車頂棚、座椅背板等內飾件，具有一定的環保性和較大的經濟效益。麻纖維對合成樹脂有一定增強作用，聚合物基麻纖維增強復合材料，重量比傳統玻璃纖維增強復合材料輕，但仍然重于實木材料，需要對聚合物基麻纖維增強復合材料進一步減輕重量。此外，聚合物基麻纖維增強復合材料的力學性能也需要進ー步提高，以便縮小其性能與玻璃纖維增強復合材料的差距。目前，對聚合物基麻纖維增強復合材料進行減重處理的主要方法為化學發泡法，即將一定量的化學發泡劑(如AC發泡劑)及交聯劑(如DCP)加入復合材料配方中，利用發泡劑受熱分解產生的氣體在復合材料中形成無數孔穴，從而減輕材料。這種方法減重效果明顯，且操作簡便，實用性較強，但存在一定的局限性。原因在干⑴化學發泡過程較難精確控制，導致復合材料密度波動較大，不易形成質量穩定的產品；(2) AC發泡劑為放熱型發泡劑，在發泡過程中要釋放一定的熱量，容易導致材料中形成的孔穴大小不一，甚至在局部形成孔穴塌陷，嚴重影響復合材料的力學性能。⑶現有技術中往往采用馬來酸酐接枝物等增容劑來改進復合材料力學性能，但馬來酸酐接枝物會干擾化學發泡過程，導致復合材料性能與密度難以很好兼顧。⑷化學發泡法中采用的AC發泡劑以及DCP交聯劑等化學物質 會釋放出難聞的味道，不利于復合材料在汽車內飾件方面的應用。

發明內容
針對現有技術中存在的上述不足，本發明提供了ー種減重效果明顯、復合材料性能穩定、易控的輕質聚合物基麻纖維增強復合材料。同時，本發明還提供了一種輕質聚合物基麻纖維增強復合材料制備方法。為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案
一種輕質聚合物基麻纖維增強復合材料，由如下重量份原料組成紅麻纖維10-15、均聚聚丙烯100、增容劑2. 5-5、減重劑5-20、偶聯劑0. 1-0. 15。作為本發明的一種優選方案，所述增容劑采用馬來酸酐接枝聚丙烯。作為本發明的另ー種優選方案，所述減重劑采用空心玻璃微珠。一種輕質聚合物基麻纖維增強復合材料的制備方法，在該方法中采用如下重量份原料紅麻纖維10-15、均聚聚丙烯100、馬來酸酐接枝聚丙烯2. 5-5、空心玻璃微珠5-20、偶聯劑 0. l-o. 15 ；
該方法包括如下步驟
(I )、選擇偶聯劑，并采用偶聯劑汽化法對紅麻纖維進行表面處理；
(2)、稱取空心玻璃微珠，將其與馬來酸酐接枝聚丙烯、均聚聚丙烯及處理好的紅麻纖維在雙輥塑煉機中塑煉成復合材料片材，塑煉溫度為125-135° C；
(3)、將復合材料片材按模具尺寸裁剪后，放于平板硫化機中熱壓成型，熱壓溫度為165-175。C，熱壓壓力 8-12MPa。與現有技術相比，本發明具有如下優點1、減重效果穩定，復合材料密度可控本發明采用空心玻璃微珠這種輕質填料對聚合物基麻纖維增強復合材料進行減重，空心玻璃微珠密度恒定，粒徑均一，減重效果不易受エ藝條件影響，使復合材料密度容易控制。2、可兼顧材料力學性能與密度要求本發明可有效避免馬來酸酐接枝物這類增容劑與化學發泡劑間的相互干擾，使增容劑充分發揮作用，改善復合材料性能，從而兼顧了復合材料在力學性能及密度方面的要求。3、利于產品在汽車方面的推廣應用空心玻璃微珠為無機物，無味無色，不影響復合材料在汽車內飾方面的應用。
具體實施方式
一種輕質聚合物基麻纖維增強復合材料，由如下重量份原料組成紅麻纖維10-15、均聚聚丙烯100、增容劑(馬來酸酐接枝聚丙烯)2. 5-5、減重劑(空心玻璃微珠)5-20、偶聯劑0. 1-0. 15。一種輕質聚合物基麻纖維增強復合材料的制備方法，在該方法中采用如下重量份原料紅麻纖維10-15、均聚聚丙烯100、馬來酸酐接枝聚丙烯2. 5-5、空心玻璃微珠5-20、偶聯劑0. 1-0. 15。其方法包括如下步驟
(I )、選擇偶聯劑，并采用偶聯劑汽化法對紅麻纖維進行表面處理；
(2)、稱取空心玻璃微珠，將其與馬來酸酐接枝聚丙烯、均聚聚丙烯及處理好的紅麻纖維在雙輥塑煉機中塑煉成復合材料片材，塑煉溫度為125-135° C ；
(3)、將復合材料片材按模具尺寸裁剪后，放于平板硫化機中熱壓成型，熱壓溫度為165-175。C，熱壓壓力 8-12MPa。實施例1
分別以中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司生產的三種空心玻璃微珠H32、H40、H46為減重劑
稱取10-15g紅麻纖維及0. 1-0. 15g偶聯劑，并采用偶聯劑汽化法對紅麻纖維進行表面處理。稱取IOg空心玻璃微珠H32，將其與處理好的紅麻纖維及IOOg均聚聚丙烯樹脂在雙輥塑煉機中塑煉成復合材料片材，塑煉溫度為125-135° C0將復合材料片材按模具尺寸裁剪后，放于平板硫化機中熱壓成型，熱壓溫度為165-175° C，熱壓壓力8-12MPa，測試相關力學性能及密度。稱取10_15g紅麻纖維及0. 1-0. 15g偶聯劑，并采用偶聯劑汽化法對紅麻纖維進行表面處理。稱取IOg空心玻璃微珠H40，將其與處理好的紅麻纖維及IOOg均聚聚丙烯樹脂在雙輥塑煉機中塑煉成復合材料片材,塑煉溫度為125-135° C0將復合材料片材按模具尺寸裁剪后，放于平板硫化機中熱壓成型，熱壓溫度為165-175° C，熱壓壓力8-12MPa，測試相關力學性能及密度。稱取10_15g紅麻纖維及0. 1-0. 15g偶聯劑，并采用偶聯劑汽化法對紅麻纖維進行表面處理。稱取IOg空心玻璃微珠H46，將其與處理好的紅麻纖維及IOOg均聚聚丙烯樹脂在雙輥塑煉機中塑煉成復合材料片材,塑煉溫度為125-135° C0將復合材料片材按模具尺寸裁剪后，放于平板硫化機中熱壓成型，熱壓溫度為165-175° C，熱壓壓力8-12MPa，測試相關力學性能及密度。將以上制得的三種復合材料力學性能及密度與未添加空心玻璃微珠的復合材料進行對比，如下表所示。
權利要求
1.一種輕質聚合物基麻纖維增強復合材料，其特征在于，該材料由如下重量份原料組成紅麻纖維10-15、均聚聚丙烯100、增容劑2. 5-5、減重劑5_20、偶聯劑O. 1-0. 15。
2.根據權利要求1所述的一種輕質聚合物基麻纖維增強復合材料，其特征在于，所述增容劑采用馬來酸酐接枝聚丙烯。
3.根據權利要求1所述的一種輕質聚合物基麻纖維增強復合材料，其特征在于，所述減重劑采用空心玻璃微珠。
4.一種輕質聚合物基麻纖維增強復合材料的制備方法，其特征在于在該方法中采用如下重量份原料紅麻纖維10-15、均聚聚丙烯100、馬來酸酐接枝聚丙烯2. 5-5、空心玻璃微珠5-20、偶聯劑O. 1-0. 15 ； 該方法包括如下步驟 (I )、選擇偶聯劑，并采用偶聯劑汽化法對紅麻纖維進行表面處理； (2)、稱取空心玻璃微珠，將其與馬來酸酐接枝聚丙烯、均聚聚丙烯及處理好的紅麻纖維在雙輥塑煉機中塑煉成復合材料片材，塑煉溫度為125-135° C ； (3)、將復合材料片材按模具尺寸裁剪后，放于平板硫化機中熱壓成型，熱壓溫度為165-175。C，熱壓壓力 8-12MPa。
全文摘要
本發明公開了一種輕質聚合物基麻纖維增強復合材料，由如下重量份原料組成紅麻纖維10-15、均聚聚丙烯100、增容劑2.5-5、減重劑5-20、偶聯劑0.1-0.15。同時本發明還公開了一種輕質聚合物基麻纖維增強復合材料的制備方法。該復合材料采用空心玻璃微珠，減重效果穩定，復合材料密度可控；可有效避免馬來酸酐接枝物這類增容劑與化學發泡劑間的相互干擾，使增容劑充分發揮作用，改善復合材料性能，從而兼顧了復合材料在力學性能及密度方面的要求；空心玻璃微珠為無機物，無味無色，不影響復合材料在汽車內飾方面的應用。
文檔編號C08J5/06GK103030890SQ20121058837
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月29日 優先權日2012年12月29日
發明者盛旭敏, 李又兵, 徐梁 申請人:重慶理工大學