[发明专利]抗菌植物纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种抗菌植物纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法和用途，由以下重量份的原料制成：聚丙烯50‑80份、抗菌植物纤维粉10‑30份、抗氧剂0.5‑2份、光稳定剂0.5‑2份，乙撑双硬脂酸酰胺2‑5份，聚烯烃弹性体10‑20，聚丙烯接枝马来酸酐1‑5份。本发明还公开了一种抗菌型植物纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，本发明采用含季胺盐的硅烷偶联剂一步法改性植物纤维，将含季胺官能化合物应用于天然植物纤维修饰中，赋予植物纤维良好的抗菌性能，然后抗菌型植物纤维与聚丙烯复合挤出制备出抗菌型植物纤维增强聚丙烯复合材料，利用植物纤维的抗菌性再配合模具皮纹可获得独特的表面感知效果和表观质量，在汽车内外饰、包装、餐具等领域有良好发展前景。

技术领域

本发明属于材料领域，尤其涉及一种抗菌植物纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法和用途。

背景技术

自然界中广泛存在着细菌、病毒、真菌等致病的微生物。而这些外界的微生物很容易附着在物体表面，通过接触等途径进而进入人体引起疾病。而在南方等潮湿地区，由于纺织纤维的易吸水性，使得衣物不容易干燥，导致衣服容易发霉。因此部分纤维会增加抗菌剂以保证其抗菌性能，降低人感染和衣物发霉的概率。目前的方法通常是抗菌剂浸渍纤维，使得其具有抗菌性，但是这种方式抗菌剂很容易溶出，清洗几次后抗菌效果即几乎不会存在，即抗菌时效性较差。

植物纤维材料包括木材(硬木、软木)、禾本科类(如麦秆、玉米秸秆、稻秸秆、甘蔗渣)等植物，具有来源丰富、成本低廉、易加工、易染色及废弃物可完全降解等优点。据统计，我国每年可生成7亿多吨秸秆，200多万吨木屑，800万吨以上甘蔗渣，然而仅其中的一小部分得到利用，大部分被丢弃或者焚烧，不仅造成天然资源的浪费，而且造成一定程度的环境污染。植物纤维增强塑料复合材料是利用植物纤维作为增强体，以塑料为基体，应用植物纤维改性、塑料改性以及改善界面相容性等技术手段，把天然植物纤维、塑料与助剂一起熔融、混炼制成颗粒，再加工成型的一种新型复合材料。

由于植物纤维中存在大量极性的羟基基团，具有较强的表面化学极性和吸水性，纤维素纤维里的水分在热熔温度下转化为蒸气，也起到使热熔体发泡的作用。水蒸气和VOC使得材料发泡，形成无法控制的孔隙，显著地降低了最终产品的密度。当材料浸泡在水中时，水分就会填满这些空隙。水分是微生物生存的必须物质，因此吸收水分会加快霉菌生长，霉菌导致复合材料表面“长斑”，变色，当霉菌快速地侵蚀复合材料中纤维素纤维时，引起材料力学性能下降。侵蚀复合材料最常见的霉菌有曲霉菌、青霉菌、木霉菌、毛壳菌、黑霉菌等。因此，制备出抗菌性植物纤维增强聚合物材料具有重要研究意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种抗菌植物纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法和用途。本发明采用含季胺盐的硅烷偶联剂一步法改性植物纤维，将含季胺官能化合物应用于天然植物纤维修饰中，赋予植物纤维良好的抗菌性能，然后抗菌型植物纤维与聚丙烯复合挤出制备出抗菌型植物纤维增强聚丙烯复合材料，利用植物纤维的抗菌性再配合模具皮纹可获得独特的表面感知效果和表观质量，在汽车内外饰、包装、餐具等领域有良好发展前景。

为达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种抗菌植物纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将天然植物纤维在碱性溶液中浸泡至润胀，然后清水清洗后冷冻干燥得到碱性溶液中浸泡后的天然植物纤维；

步骤二、将碱性溶液中浸泡后的天然植物纤维、硅烷基季胺盐单体和去离子水混合并调节pH值至4-7，搅拌并于25℃下反应1-24h得到硅烷偶联剂改性材料；碱性溶液中浸泡后的天然植物纤维、硅烷基季胺盐单体和去离子水的质量比为1-20：0.1-5：100；