[发明专利]一种稀土改性天然纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物复合材料改性和加工技术领域，特别涉及一种稀土改性天然纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法。

背景技术

聚丙烯(PP)材料具有密度小、刚性好、强度高、耐翘曲以及良好的耐化学药品性等优点，但其也存在耐冲击性差(常温下缺口冲击强度仅为4～6kJ/m²)、易老化、易发生热变形、成型收缩率大等缺点，使其在多种应用领域受到限制。通常采用加入增强纤维的方法来提高其综合性能，满足各应用领域的要求。

近年来，随着能源的日益紧缺、能源价格的不断攀升和环保压力越来越大，各国政府对节能环保和可回收材料的研究与应用开发越来越重视。天然纤维/聚合物复合材料是一种满足节能、环保、可回收等要求的新材料。天然纤维/聚合物复合材料相对于玻璃纤维、人造碳纤维与聚合物形成的复合材料而言，不仅在环境友好和可回收利用方面具有优势，而且来源广泛、重量轻、高强度、高模量且耐冲击性强，可部分取代玻璃纤维、人造碳纤维在工程领域的应用。

然而，由于天然纤维表面结构存在缺陷和杂质，而且具有较强的极性，使其与聚合物界面相容性差，导致天然纤维/聚合物材料性能不稳定，纤维改性处理效果有待提高。另一方面，现有的天然纤维/聚合物复合材料在制备过程中使用较多的化学粘胶剂，这些粘胶剂含有对人体有害的物质如甲醛、苯、甲苯等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种稀土改性天然纤维增强聚丙烯复合材料，以解决现有技术中天然纤维与聚丙烯界面相容性差，性能不稳定，以及天然纤维/聚合物复合材料在制备过程中使用的化学粘胶剂含有对人体有毒有害物质，对环境造成污染的缺陷。

本发明的第二目的是提供一种稀土改性天然纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，以解决现有技术中天然纤维与聚丙烯界面相容性差，性能不稳定，以及天然纤维/聚合物复合材料在制备过程中使用的化学粘胶剂含有对人体有毒有害物质，对环境造成污染的缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种稀土改性天然纤维增强聚丙烯复合材料，由包含以下重量份的组分制成：

聚丙烯        80～100份，

天然纤维      30～60份，

相容剂        5～8份，

阻燃剂        20～35份，

复合型抗氧剂  0.5～1.0份，

加工助剂      1～1.5份，

其中，天然纤维在使用前采用稀土改性剂进行改性处理。

较佳地，所述天然纤维采用稀土改性剂进行改性处理，具体步骤为：将天然纤维在稀土改性剂中浸泡1.5～2小时，之后取出并放入100～110℃的烘箱中烘干制成稀土改性天然纤维，其中稀土改性天然纤维中稀土改性剂的含量为足以使天然纤维湿润。

较佳地，所述天然纤维选自亚麻、大麻、黄麻或洋麻纤维中的一种或几种；

所述稀土改性剂由包含以下重量份的组分制成：

稀土化合物   5～10份，

乙醇         85～100份，

乙二胺四乙酸 0.3～0.8份，

氯化铵       0.8～1.5份，

硝酸         0.5～1.0份，

尿素         2～5份。

较佳地，所述稀土化合物选自氯化镧、氯化铈、氧化镧或氧化铈中的一种或几种。

较佳地，所述相容剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯或丙烯酸接枝聚乙烯中的一种或几种。

较佳地，所述阻燃剂为三聚氰胺盐类阻燃剂和无机氧化物阻燃剂重量比为2～3∶1的混合物。

较佳地，所述三聚氰胺盐类阻燃剂选自三聚氰胺氰脲酸盐、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺八钼酸盐或三聚氰胺硼酸盐中的一种或几种；所述无机氧化物阻燃剂选自三氧化二锑、氢氧化镁或氢氧化铝中的一种或几种。

较佳地，所述复合型抗氧剂选自N，N′-二(β-萘基)对苯二胺、硫代二丙酸十八酯、[β-(3，5二叔丁基4-羟基-苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯或1，1，3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷中的两种或两种以上，该复合型抗氧剂中的组分可以任意比混合。

所述加工助剂选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸或石蜡中的一种或几种。

一种上述的稀土改性天然纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：