[发明专利]一种交联改性秸秆纤维/PP木塑复合材料的制备方法及所得产品

说明书

本发明公开了一种交联改性秸秆纤维/PP木塑复合材料的制备方法及所得产品，步骤为：以秸秆皮为原料，采用壳聚糖和KH560对秸秆进行改性，然后将改性得到的秸秆纤维与PP、润滑剂和抗氧化剂混合均匀、挤出成型，得产品。本发明通过对秸秆纤维进行交联预处理克服了秸秆纤维容易自行聚集、与聚合物基体相容性差的不足，提高了秸秆纤维和PP基体的相容性，提高了秸秆纤维和PP的界面性能，使秸秆纤维的掺加量可以达到40%，大大提高了秸秆纤维的回收利用率，为农作物秸秆纤维在木塑复合材料领用的应用找到了一条新的路径。

技术领域

本发明涉及一种秸秆纤维增强的PP复合材料的制备方法及所得产品，具体涉及一种交联改性秸秆纤维增强的PP木塑复合材料的制备方法及所得产品，属于木塑复合材料技术领域。

背景技术

木塑板材是国内外近几年蓬勃兴起的一类新型复合材料，主要是以聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等热塑性塑料和一定比例的木质纤维为主要原材料，再经挤压、模压、注射成型等加工工艺生产制得的板材或型材。木塑板材主要用于建材、家具、物流包装等行业。然而，我国木材资源供应紧缺，因此寻找一种木材的替代品作为木塑板材的主要原料成为木塑板材的研究方向。

我国秸秆资源丰富，年产量高达7×10⁹ 吨，列世界第一位。农作物秸秆是一种宝贵的可再生资源，但是长期以来由于受消费观念和生活方式的影响，我国农村秸秆资源完全处于高消耗、高污染、低产出的状况，相当多的一部分农作物秸秆被弃置或者焚烧，没有得到合理的开发利用。利用丰富的地域性原材料秸秆，研究开发出环境友好和可循环利用的木塑建筑材料、最大限度地替代木材、钢材、水泥等材料是建材行业发展的重要方向之一。目前，利用秸秆制备的人造板材、装饰板、复合墙板、秸秆砖、秸秆砌块等在室内可用作民用家具、办公家具、门、天花板、䧚断墙等；在室外可以用作高保温轻钢秸秆房、各种建筑的高强保温外墙和屋顶等，具有质轻、高强、利废、保温、隔热、防火、隔音、绿色、节能、环保等特点。

由于农作物秸秆属于植物纤维，其分子结构表面存在大量的羟基，会形成分子间氢键，使得秸秆纤维不易于在非极性的聚合物基体中分散，在木塑复合材料的制备过程中，秸秆纤维容易彼此相互聚集，甚至形成纤维团，引起应力集中，纤维与基体之间的界面结合情况差，造成材料的力学性能下降。因此，有效的改善聚合物基体和农作物秸秆纤维之间的界面结合是实现秸秆代替木材的关键。

为了解决秸秆纤维与聚合物基体之间的界面结合情况，采取的最常规的操作是对秸秆纤维进行预处理，预处理的方式有碱处理、表面修饰等。例如专利CN104448728A、专利CN104761818A分别公开了经过不同浓度的氢氧化钠溶液处理过的秸秆纤维增强PBS和PP制备木塑复合材料的方法，碱处理能够增加纤维表面的粗糙度，提高纤维与基体之间的啮合作用，碱预处理后，塑料基体和纤维之间的机械结合能力得到提高，从而提高了木塑复合材料的加工性能和相关力学性能。但是，碱废液后续处理不好容易造成水污染，环保性差。因此，研发一种既能保护秸秆纤维强度又能改善纤维与基体之间相容性的秸秆纤维/PP木塑复合材料的制备方法在本领域内具有重大的意义。

发明内容

针对秸秆纤维与聚合物基材料复合存在的不足，本发明提供了一种交联改性秸秆纤维/PP木塑复合材料的制备方法及所得产品，该方法对秸秆纤维进行交联改性，然后再与PP进行复合，避免了秸秆纤维的彼此聚集，提高了秸秆纤维和聚合物PP之间的界面相容性，保证了所得木塑复合材料的物理力学性能。

本发明选择聚丙烯(PP)为聚合物基体，采用价格低廉的秸秆纤维代替木质纤维对其进行增强，制备木塑复合材料。聚丙烯(PP)是五大通用塑料之一，也是通用塑料中发展速度最快、产量最大、牌号最多、用途最广的合成树脂之一，被广泛应用于工业中各个领域。PP原料来源丰富、价格便宜、易于成型加工，且具有密度小、力学性能优良、电绝缘性良好、介电常数较小、耐应力开裂和耐化学药品等优点。此外，聚丙烯回收利用效率高，可加工性能好，为制造高强度、加工性能优良、绿色环保的木塑复合材料提供了基础。