本發明涉及復合材料領域，具體是一種用于環保的劍麻纖維增強聚丙烯復合材料及其制備方法。
背景技術：
：近年來，由于全球能源和環境問題的日益突出，采用自然界豐富的天然植物纖維，如木纖維、竹纖維、亞麻、劍麻、竺麻等、椰纖維等，替代合成纖維作為樹脂基復合材料的增強體逐漸受到人們的關注。與合成纖維相比，天然纖維具有價廉質輕、比強度和比模量高等優良特性，采用自然界豐富的天然植物纖維替代傳統的人造纖維等增強聚合物基復合材料，可制備環境友好及可回收利用的復合材料，可用于建筑工業中的防火隔音材料、裝潢材料、包裝材料、緩沖材料及飛機汽車內飾件、零部件等。特別是隨著汽車工業向輕量化、環保、節能、可回收方向的發展，天然纖維復合材料在該領域的研究和應用得到了廣泛關注。麻纖維具有密度低、比性能高、價格便宜、資源豐富、可生物降解等優點，目前已成為復合材料增強體的熱點，然而，親水性基團與毛細管的大量存在，使得麻纖維具有優良的親水性，從而嚴重影響了纖維與低極性聚合物的界面相容性和粘合性。此外，麻纖維纖維素含量比例為60～80%，其它非纖維素成分的存在不僅使麻纖維變脆變硬，而且降低了麻纖維的強度，致使麻纖維增強復合材料的性能增加有限。為了提高麻纖維復合材料的增強效果，需要對麻纖維進行表面改性處理。為改善麻纖維與基體的界面結合性能，針對天然纖維的表面處理方法可分為物理法和化學法。物理法主要有熱處理（處理纖維干硬變脆，影響復合材料的力學性能）；靜放電處理（需要特殊設備，成本高，至今未實現工業化生產）；浸潤/包覆（很難找到相容性較好的單體）；化學法主要有堿處理（可以去除非纖維素成分，但并不能改善纖維與聚合物的相容性和界面粘接性能）；接枝共聚（單體在引發劑的作用下被引發生成自由基，與基體或纖維表面發生接枝共聚，引入與基體相容性較好的分子鏈，可以改善界面狀況，但過程復雜，且可能引起纖維強度的下降）；有機硅烷偶聯劑處理（在一定程度上降低纖維表面能，提高纖維與聚合物的相容性，但界面偶聯劑自身含有一定的羧基、羥基等親水性基團，如果反應不完全，纖維表面仍具有較高的表面能和親水性）。因此，針對以上的問題，現開發出一種改性的、增強效果顯著且成本低的劍麻纖維增強聚丙烯復合材料及其制備方法。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種改性的劍麻纖維增強聚丙烯復合材料及其制備方法，以解決上述
背景技術：
中提出的問題。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種劍麻纖維增強聚丙烯復合材料，由以下重量份的原料制備而成：聚丙烯40～70份，聚氯乙烯10～20份，劍麻纖維3～8份，納米纖維素5～10份，環氧樹脂e5110～18份，環氧氯丙烷5～10份，γ-氨丙基三甲氧基硅烷2～5份，乙烯基三乙氧基硅烷1～3份，硬質酰胺2～5份，聚乙二醇1～2份，乙酸乙酯10～20份，異丙醇10～20份，丙酮10～20份，0.5mol/l氫氧化鈉溶液40～60份。作為本發明進一步的方案：具體由以下重量份的原料制備而成：聚丙烯55～65份，聚氯乙烯12～16份，劍麻纖維3～5份，納米纖維素6～8份，環氧樹脂e5113～15份，環氧氯丙烷5～7份，γ-氨丙基三甲氧基硅烷3～4份，乙烯基三乙氧基硅烷1～2份，硬質酰胺2～3份，聚乙二醇1.5份，乙酸乙酯10～15份，異丙醇12～15份，丙酮13～15份，0.5mol/l氫氧化鈉溶液50份。一種所述的劍麻纖維增強聚丙烯復合材料的制備方法，具體制備步驟如下：（1）將經過漚制敲打過的劍麻纖維切成2～5cm長，然后開松，混合；（3）過篩，去除大顆粒；（3）用0.5mol/l氫氧化鈉溶液對劍麻纖維進行浸泡預處理，浸泡時間為30～150min，調節ph至中性后用蒸餾水洗滌，室溫下自然晾干，得到初步處理的劍麻纖維；（4）依次加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙酸乙酯、異丙酮、丙酮，混合攪拌30～60min，靜置18～22h；取出室溫下自然晾干后，再在40～50℃的烘箱中烘干30～40min，得到改性處理的劍麻纖維；（5）將改性處理的劍麻纖維與聚丙烯、聚氯乙烯、納米纖維素、環氧樹脂、環氧氯丙烷、硬質酰胺、聚乙二醇混合攪拌20～60min；（6）加入模具中進行熱壓成型，熱壓溫度170～190℃，模壓為2～5mpa，保壓時間3～5min；（7）冷卻脫模即可。與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明的復合材料具有很好的拉伸性能，其拉伸強度可達33.8mpa，其沖擊強度最高也可達20.6kj/m2，具有很好的抗沖擊性能，增強效果顯著、成本較低。具體實施方式下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。實施例1劍麻纖維增強聚丙烯復合材料，由以下重量份的原料制備而成：聚丙烯40份，聚氯乙烯10份，劍麻纖維3份，納米纖維素5份，環氧樹脂e5110份，環氧氯丙烷5份，γ-氨丙基三甲氧基硅烷2份，乙烯基三乙氧基硅烷1份，硬質酰胺2份，聚乙二醇1份，乙酸乙酯10份，異丙醇10份，丙酮10份，0.5mol/l氫氧化鈉40份。上述劍麻纖維增強聚丙烯的制備步驟為：（1）將經過漚制敲打過的劍麻纖維切成2cm長，然后開松，混合；（3）過篩，去除大顆粒；（3）用0.5mol/l氫氧化鈉溶液對劍麻纖維進行浸泡預處理，浸泡時間為50min，調節ph至中性后用蒸餾水洗滌，室溫下自然晾干，得到初步處理的劍麻纖維；（4）依次加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙酸乙酯、異丙酮、丙酮，混合攪拌40min，靜置20h；取出室溫下自然晾干后，再在40℃的烘箱中烘干40min，得到改性處理的劍麻纖維；（5）將改性處理的劍麻纖維與聚丙烯、聚氯乙烯、納米纖維素、環氧樹脂、環氧氯丙烷、硬質酰胺、聚乙二醇混合攪拌30min；（6）加入模具中進行熱壓成型，熱壓溫度170℃，模壓為2mpa，保壓時間5min；（7）冷卻脫模即可。實施例2劍麻纖維增強聚丙烯復合材料，由以下重量份的原料制備而成：聚丙烯45份、氯化聚乙烯11份、劍麻纖維12份、羧甲基纖維素1.5份、n-氨乙基哌嗪0.35份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷3份、乙烯基三乙氧基硅烷1.5份、硬脂酰胺3份、聚乙二醇1.2份、乙酸乙酯15份、異丙醇23份、丙酮13份。上述劍麻纖維增強聚丙烯的制備步驟為：（1）將經過漚制敲打過的劍麻纖維切成3cm長，然后開松，混合；（3）過篩，去除大顆粒；（3）用0.5mol/l氫氧化鈉溶液對劍麻纖維進行浸泡預處理，浸泡時間為60min，調節ph至中性后用蒸餾水洗滌，室溫下自然晾干，得到初步處理的劍麻纖維；（4）依次加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙酸乙酯、異丙酮、丙酮，混合攪拌45min，靜置21h；取出室溫下自然晾干后，再在42℃的烘箱中烘干38min，得到改性處理的劍麻纖維；（5）將改性處理的劍麻纖維與聚丙烯、聚氯乙烯、納米纖維素、環氧樹脂、環氧氯丙烷、硬質酰胺、聚乙二醇混合攪拌35min；（6）加入模具中進行熱壓成型，熱壓溫度175℃，模壓為3mpa，保壓時間4min；（7）冷卻脫模即可。實施例3劍麻纖維增強聚丙烯復合材料，由以下重量份的原料制備而成：聚丙烯50份、氯化聚乙烯12.5份、劍麻纖維15份、羧甲基纖維素2份、n-氨乙基哌嗪0.4份、γ-氨丙基三甲氧基硅烷3.5份、乙烯基三乙氧基硅烷2份、硬脂酰胺3.5份、聚乙二醇1.5份、乙酸乙酯20份、異丙醇25份、丙酮15份。上述劍麻纖維增強聚丙烯的制備步驟為：（1）將經過漚制敲打過的劍麻纖維切成4cm長，然后開松，混合；（3）過篩，去除大顆粒；（3）用0.5mol/l氫氧化鈉溶液對劍麻纖維進行浸泡預處理，浸泡時間為60min，調節ph至中性后用蒸餾水洗滌，室溫下自然晾干，得到初步處理的劍麻纖維；（4）依次加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙酸乙酯、異丙酮、丙酮，混合攪拌50min，靜置21.5h；取出室溫下自然晾干后，再在47℃的烘箱中烘干33min，得到改性處理的劍麻纖維；（5）將改性處理的劍麻纖維與聚丙烯、聚氯乙烯、納米纖維素、環氧樹脂、環氧氯丙烷、硬質酰胺、聚乙二醇混合攪拌40min；（6）加入模具中進行熱壓成型，熱壓溫度180℃，模壓為3mpa，保壓時間4min；（7）冷卻脫模即可。實施例4劍麻纖維增強聚丙烯復合材料，由以下重量份的原料制備而成：聚丙烯55份，氯化聚乙烯14份，劍麻纖維15份，羧甲基纖維素2.5份，n-氨乙基哌嗪0.45份，γ-氨丙基三甲氧基硅烷4份，乙烯基三乙氧基硅烷2.5份，硬脂酰胺4份，聚乙二醇1.7份，乙酸乙酯25份，異丙醇28份，丙酮18份。上述劍麻纖維增強聚丙烯的制備步驟為：（1）將經過漚制敲打過的劍麻纖維切成5cm長，然后開松，混合；（3）過篩，去除大顆粒；（3）用0.5mol/l氫氧化鈉溶液對劍麻纖維進行浸泡預處理，浸泡時間為100min，調節ph至中性后用蒸餾水洗滌，室溫下自然晾干，得到初步處理的劍麻纖維；（4）依次加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙酸乙酯、異丙酮、丙酮，混合攪拌55min，靜置22h；取出室溫下自然晾干后，再在50℃的烘箱中烘干30min，得到改性處理的劍麻纖維；（5）將改性處理的劍麻纖維與聚丙烯、聚氯乙烯、納米纖維素、環氧樹脂、環氧氯丙烷、硬質酰胺、聚乙二醇混合攪拌50min；（6）加入模具中進行熱壓成型，熱壓溫度185℃，模壓為4mpa，保壓時間4min；（7）冷卻脫模即可。本發明材料的實施例部分性能指標見下表，可以看到，本發明材料具有很好的拉伸性能，其拉伸強度可以達到33.8mpa，其沖擊強度最高可達20.6kj/m2，具有較好的抗沖擊性能。表1劍麻纖維增強聚丙烯復合板材的部分性能指標實施例1實施例2實施例3實施例4抗拉強度（mpa）31.232.933.832.6沖擊強度（kj/m2）19.220.320.619.8對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。當前第1頁12