[发明专利]一种新型竹塑复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型竹塑复合材料的制备。具体涉及以聚丙烯为基体树脂，加入增强材料竹粉(或竹纤维)、增韧剂及其它助剂而得到的一种具有优越力学性能的竹塑复合材料，属于材料制备领域。

背景技术

聚丙烯是由丙烯单体通过自由基聚合而制得的一种热塑性树脂，按甲基的排列顺序有等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种，工业产品以等规聚丙烯为主。聚丙烯熔融温度约170℃，密度为0.90克/厘米³，是最轻的通用塑料，具有强度高、硬度大、耐磨、耐弯曲疲劳、耐热温度高、耐湿和耐化学性能好、易加工成型、价格低廉而被广泛应用的通用高分子材料。聚丙烯的主要缺点有二个：一是收缩率大，由此导致制品尺寸稳定性差，容易产生翘曲变形；二是低温易脆断。当然，同传统工程塑料相比还存在模量低，耐热性差及耐光、热老化性能差等缺点。

我国竹资源丰富，竹材被誉为第二森林资源，是木材的重要替代材料。天然绿色材料的竹纤维可广泛应用于工业、建筑、环保材料领域，可代替木纤维和玻璃纤维等增强材料。我国竹材主要生长在长江以南各省市的丘陵山区和贫困地区，竹类资源的开发利用，不仅对缓解我国木材供需矛盾，而且对进一步促进林业产业化的形成，拉动贫困地区经济增长都具有深远的现实意义。

竹纤维与塑料的复合依然面临着很多技术难题。竹纤维本身成分非常复杂，含有纤维素，半纤维素，木质素，多缩戊糖，苯醇抽出物，冷水抽出物，热水抽出物，氢氧化钠抽出物，灰分，水分等。植物纤维在加工时发生降解，植物纤维在进行加热的时候，首先蒸发的是纤维中的自由水分，然后随着时间的延续(温度不高，50℃左右)，纤维开始降解，而纤维的降解对纤维强度的影响很大；在化学结构上，植物纤维素分子中存在大量羟基(-OH)基团，使纤维素大分子链之间及其内部有强烈的氢键作用，加之单根纤维在物理结构上的各向异性共同导致了单根纤维整体结构上的不对称性。单根纤维具有较强的表面化学极性，使纤维具有极强的吸水性，而热塑性塑料多数为非极性，具有疏水性，使两种不同极性间的界面润湿性和粘合性极差。通过添加相容剂，可以使官能团之间进行反应，降低纤维表面的羟基数量，增加纤维与树脂的界面粘结性，但是纤维的加入会使复合材料的冲击强度大幅度降低。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种具有优越力学性能的竹塑复合材料。

聚丙烯树脂的价格昂贵，而纤维的的成本相对较低，在聚丙烯中添加纤维可以有效地降低生产成本。但由于纤维表面含有大量的羟基，具有较强的极性，与聚丙烯的极性相差较大，使得纤维与聚丙烯的相容性较差。纤维与聚丙烯的界面粘结性能较差，一方面使纤维与基体的浸润性较低，导致材料在加工的过程中不能很好地混合，并且会延长混合的时间，加大了纤维的降解；另一方面因为纤维与基体树脂的相容性较差，无法得到综合性能优越的复合材料，通过添加相容剂，使官能团之间进行反应，可以有效地降低纤维表面的羟基数量，增加纤维与树脂的界面粘结性。纤维的加入在一定程度上可以提高复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量，但是会使材料的冲击强度大幅度降低。本发明主要是通过选择适当种类和比例的增韧剂、相容剂以及其它助剂，来克服复合材料因纤维的加入而使其冲击强度大幅度降低的弊端。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种新型竹塑复合材料，其特征在于，所述的竹塑复合材料的组分及质量份数包括：

其中，所述的聚丙烯的熔融指数MFI＝2.5，等规指数＞96.6％，拉伸强度＞30MPa；

相容剂为选自PP-g-MAH(聚丙烯接枝马来酸酐)、POE-g-MAH(乙烯-1-辛烯共聚物接枝马来酸酐)、PP-g-GMA(聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯)、EVA-g-MAH(乙烯醋酸乙烯酯接枝马来酸酐)、SMA(苯乙烯接枝马来酸酐)中的一种或几种。其中相容剂PP-g-MAH的接枝率为0.6％～3％，80≤MFI≤400；其它相容剂的接枝率在0.5％～2.5％，10≤MFI≤100。