[发明专利]废旧稻草纸制得的微/纳米纤丝增强聚丙烯纳米复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及的是以热塑性塑料为基体，以纤丝化的稻草纤维为增强剂，以马来酸酐接枝聚丙烯为改性剂通过共混、挤出造粒、模压成型等加工工艺制造废旧稻草纸制得的微/纳米纤丝增强的聚丙烯纳米复合材料。属于木塑复合材料的领域。

背景技术

在世界范围对环境保护意识日益增强的今天，热塑性复合材料作为可回收和再利用的材料已经成为世界复合材料的关注热点。而木材资源的短缺，也使农作物秸秆资源作为可替代木材，生产复合材料的潜力发挥出来。近年来研究发现，在材料复合过程中，若其中一相或几相复合物能在基体中形成纳米级分散，则复合材料可表现出许多特殊的性能。因此，采用特殊工艺将植物纤维纤丝化，使其以微/纳米径级作为增强剂来合成复合材料，对于微/纳米纤丝增强的聚丙烯纳米复合材料的性能提高是有积极意义的。

专利内容

本专利的目的旨在提出以热塑性塑料(以聚丙烯为例)为基体，以纤丝化的稻草纤维为增强剂，以马来酸酐接枝聚丙烯为改性剂通过共混、挤出造粒、模压成型等加工工艺制造出产品。

本发明的技术解决方案：废旧稻草纸制得的微/纳米纤丝增强聚丙烯纳米复合材料，其特征是组分包括废旧稻草纸制得的微/纳米纤丝、塑料、改性剂，其组分为质量比(％)：其中废旧稻草纸制得的微/纳米纤丝占2～11％、改性剂占1～6％、热塑性塑料(以聚丙烯为例)占83～97％。

废旧稻草纸制得的微/纳米纤丝增强聚丙烯纳米复合材料的制备方法，其特征是工艺下步骤包括：

1)将0.5～1质量份的稻草纸粉(粒径1mm)浸泡在蒸馏水中24小时，于常温下强烈搅拌30分钟，形成稳定的悬浮液；

2)制得的悬浮液放置于冷冻干燥箱(-20℃～+20℃)中进行冷冻干燥至绝干，得到干燥而不结团的微/纳米纤丝；

3)将5％质量份的稻草微/纳米纤丝、93％的聚丙烯和2％的马来酸酐接枝聚丙烯在迷你挤出机(Haake minilab extruder)中于温度180～200℃下高速搅拌10-30分钟，挤出，造粒，即得以上所述的微/纳米纤丝增强的聚丙烯纳米复合材料。

本发明优点：本发明得到的废旧稻草纸制得的微/纳米纤丝增强的聚丙烯纳米复合材料与普通稻草纤维增强的聚丙烯复合材料相比，强度有很大的提高；通过本发明制得的纳米复合材料，增强材料微/纳米纤丝在聚合物基质中分散均匀，避免了以往纳米材料易发生的团聚，分散不均匀的现象。本发明的应用前景十分广阔，可作为室内装饰材料的表面贴饰材料，汽车、航空工业用材等。废旧稻草纸制得的微/纳米纤丝增强的聚丙烯纳米复合材料的性能测试表明：与相同条件下纯塑料相比，拉伸强度和模量均得到提高；改性剂改性微/纳米纤丝后，纤丝与塑料的相容性明显改善。采用冷冻干燥处理的微/纳米纤丝避免了结团现象，使纤丝与塑料混合均匀。

具体实施方式：

实施例1：取占总质量5％的废旧稻草纸制得的微/纳米纤丝为增强剂，去占总质量2％的马来酸酐接枝聚丙烯为改性剂，去占总质量93％的聚丙烯为基体。

纳米复合材料的制造工艺：将稻草纸碎料(小于1mm)浸泡于蒸馏水中24小时进行软化，然后使用高压超声波进行震荡，时间为30min即制得纤丝化的微/纳米纤丝悬浮液，将制得的悬浮液放置于冷冻干燥箱(-20℃)中进行冷冻干燥至绝干去除水分，得到干燥而不结团的微/纳米纤丝；将聚丙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、微/纳米纤丝依次连续加入到迷你挤出机(Haake minilabextruder)中进行混合，温度为180℃，共混循环时间为20分钟，转速为50rpm，迷你挤出机挤出，普通造粒机造粒。在温度175℃，压力5Mpa下，利用模具模压成型、冷却、成品。

所述的微/纳米纤丝来自废旧稻草纸中的稻草纤维，经高压超声波纤丝化处理30min，冷冻干燥至绝干。聚丙烯为均聚颗粒，粒度能满足进料口需要。所述的改性剂为马来酸酐接枝聚丙烯。

实施例2：取占总质量5％的废旧稻草纸制得的微/纳米纤丝为增强剂，去占总质量2％的马来酸酐接枝聚丙烯为改性剂，去占总质量93％的聚丙烯为基体。