[发明专利]添加炭化FF的HDPE/FF复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种添加炭化FF的HDPE/FF复合材料及其制备方法，具体涉及将再生天然纤维进行表面处理，此外，将天然纤维自身进行炭化处理，用活化剂进行活化处理，将改性后的天然纤维与高分子材料通过熔融共混复合；在高密度聚乙烯/鸡毛纤维(HDPE/FF)复合材料中添加活化改性后的炭化FF，改性后的复合材料不仅保留了HDPE/FF原有的优良的特性，还很好的增强了复合材料的韧性；使得复合材料的实际产业化生产提供了可能；并研究了非等温结晶动力学和驰豫行为，为蛋白质类再生天然纤维/高分子复合材料的生产提供了理论依据。

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，尤其是在蛋白质类再生天然纤维/高分子复合材料中加入炭化天然纤维来增强复合材料的力学性能。

背景技术

纤维增强高分子复合材料指的是由增强体(再生天然纤维)、基体(树脂)、以及二者之间界面所组成的复合体系。增强体起骨架支撑的作用，基体起到连接的作用，而界面用于传递载荷。而再生天然纤维最常用来作增强的是木纤维和禽类毛纤维等。而用于做基体的树脂一般要求熔点比较低，方便加工。普遍用的是高密度聚乙烯(HDPE)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)等热塑性塑料。

纤维增强聚合物树脂材料不仅有增强纤维的优点，同时有树脂具有的性质，主要特征是：力学强度高于一般树脂、无天然纤维材料制品常见缺陷、加工方式范围宽泛、绿色环保可回收再利用等等。

虽然再生天然纤维/高分子树脂复合材料的优点很多，但是相关的研究进展仍处在探索阶段还不成熟，再加上天然纤维与高分子树脂之间存在一些技术难题亟待解决。

(1)天然纤维与高分子树脂之间的界面问题。植物纤维中含有纤维素、果胶，动物纤维中多为氨基酸、油脂等极性物质，而选用的高分子树脂多为非极性物质，其界面难以相容，二者之间存在清晰明显的界面，界面结合力弱，制品容易出现力学缺陷。

(2)天然纤维内部存在强的作用力，不容易在基体内分散均匀。

偶联处理FF是处理天然纤维最为基本的方法，偶联剂其分子结构特殊，既有与聚合物中碳长链相连的部分，也有与无机填料相连的部分，由于HDPE是非极性的，而FF还有大量极性基团是极性的，极性不相容。FF与HDPE界面结合不好，通过偶联剂的桥联作用改善了这一情况。

同时，树脂与填料之间的界面结合力增强，使复合材料的刚性得到提高，但是，复合材料的抗冲击强度往往会有所下降，普遍使用的方法是加入增韧剂来提高复合材料的韧性。

聚合物增韧一般是天然纤维/高分子复合材料的重点研究内容，最早采用弹性体来增韧聚合物，但是在提高复合材料韧性的同时，复合材料的刚性、强度发生大幅度下降。采用无机刚性粒子代替橡胶的增韧体系，虽然保证了复合材料的强度，但是由于无机粒子的加入影响了天然纤维在基质内的分散，以及会破坏天然纤维与树脂之间的界面结合从而影响增韧效果，固研究无机粒子在树脂间的分散程度与无机粒子的比表面积、表面极性、无机粒子与树脂之间的界面作用等因素有关。因此，要提高复合材料的韧性，要求无机填料与树脂之间的表面能、极性要匹配，树脂的粘度也要变小。

炭化FF经过活化改性后，其比表面积大幅提高，FF形成中孔多孔结构，经过活化剂的活化，其孔通道进一步拓宽，已广泛应用于离子吸附领域。

发明内容

本发明在保证HDPE/FF复合材料刚性的基础上，添加炭化FF以改善复合材料的韧性，提供一种用于添加炭化FF的HDPE/FF复合材料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种添加炭化FF的HDPE/FF复合材料，其组分及重量分数为：

而且，所述的偶联剂为硅烷偶联剂或铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂。