[发明专利]一种聚丙烯微发泡竹塑复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种聚丙烯微发泡竹塑复合材料及其制备方法。

背景技术

与普通竹塑复合材料相比，微孔发泡竹塑复合材料不仅具有更低的密度，而且具有更高的抗冲击强度、韧性、疲劳周期及热稳定性等。近年来，随着技术水平的不断升级以及人们对其了解的逐渐深入，微孔发泡竹塑复合材料的应用领域不断扩大，显示出良好的发展前景。

应用竹塑复合材料的微孔发泡技术，可以解决普通竹塑制品中存在的诸如密度大、尺寸不能满足实际需要等问题，从而扩大竹塑制品的应用领域。微孔发泡竹塑复合型材是以热塑性塑料为基体，竹粉或植物纤维为主要填充料，表面结皮、芯层发泡的一种低发泡挤出制品。其表层必须形成硬皮，属于发泡类型中的可控制发泡。当熔体从口模挤出时，发泡熔体表面受到强烈的冷却作用，材料表面形成硬皮，截面不再增大，发泡只在芯部进行。微孔发泡的泡孔尺寸远小于传统发泡材料，这些小气泡能够有效阻止材料中原有裂纹的扩展，使裂纹尖端变钝，不仅可以减小材料密度，而且能够显著提高材料的抗冲击强度、韧性、疲劳周期、热稳定性等。因此，对竹纤维复合材料进行微孔发泡能够克服材料物理机械性能等方面的缺陷，有效改善其使用性能。 

目前关于微发泡木塑复合材料的文献和专利较多，如国内南京航空航天大学和东北林业大学对热塑性塑料微发泡木塑复合材料进行了相关研究；也有一些企业将微发泡木塑复合材料推向市场，在包装、运输、景观、隔热、隔音等领域得到应用。但是，关于竹塑微发泡复合材料的研究和报道相对较少，国内贵州大学对微发泡PP/竹塑复合材料的发泡行为及性能进行了相关研究和报道；此外，浙江林学院也对竹塑微发泡复合材料的制备及其性能进行了初步研究，为其进一步应用做好了准备。

以上研究对微发泡竹塑复合材料的发展和推广应用具有重要的意义，但是在制备过程中，依然会存在诸多不足，如发泡工艺复杂，控制和加工过程难，泡孔结构不均匀，无法成型出泡孔均匀细密的微发泡竹塑复合材料；此外，微发泡竹塑复合材料由于基体不连续，与未发泡之前相比，其机械性能大大下降，使其应用也受到限制；另外，竹粉表面的强极性，如果控制不好会严重影响发泡质量，导致微孔形状不规则、大小不均、并孔等现象发生，从而影响制品性能，限制了其应用。

发明内容

本发明就是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种聚丙烯微发泡竹塑复合材料及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种聚丙烯微发泡竹塑复合材料，由包括以下重量份的组分制成：

聚丙烯PP             40-70份，

竹纤维                10-40份，

发泡剂母粒            5-15份，

发泡助剂母粒          5-10份。

优选的，所述PP为工业级，T30S。

优选的，所述竹纤维为竹粉，80-200目。

优选的，所述发泡剂母粒为自制母粒，由发泡剂偶氮二甲酰胺（AC）、载体树脂低密度聚乙烯（PE）、成核剂滑石粉、包覆体乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）按照质量比10:40:30:20通过共混挤出造粒得到；其中挤出温度为135-150℃，螺杆转速为30-50r/min。 

优选的，所述发泡助剂母粒为自制母粒，由载体树脂聚丙烯（PP）和氧化锌、硬脂酸锌按照质量比50:25:25通过共混挤出造粒得到；其中挤出温度为195-205℃，螺杆转速为30-50r/min。

一种聚丙烯微发泡竹塑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照以下重量份称取各组分原料：聚丙烯PP 40-70份，竹纤维10-40份，发泡剂母粒5-15份，发泡助剂母粒5-10份；

（2）将竹纤维在80-200目筛网过筛，并在80-100℃下烘20-24小时，备用；

（3）将步骤（2）中得到的竹纤维和聚丙烯在同向双螺杆挤出机中挤出造粒，得到PP/竹纤维增强母粒；

（4）将步骤（3）中得到的PP/竹纤维增强母粒、发泡剂母粒、发泡助剂母粒在高速搅拌机中充分混合均匀，在注塑机中二次开模成型，注射温度在170-180℃，注射速度在30-40%，注射压力在40-50MPa，注射时间为30-60s。