[发明专利]一种植物纤维母粒及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种植物纤维母粒及其制备方法和应用。本发明的植物纤维母粒具有三层结构：内层为植物纤维，中间层为马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯和交联剂反应所形成的包覆层，外层为聚丙烯层；其中所述交联剂为硅烷偶联剂，所述植物纤维、马来酸酐接枝聚丙烯和聚乙烯的重量比为(60～80):(9～11):(3～7)，所述植物纤维与聚丙烯的重量比(60～80):(9.8～15.5)。本发明植物纤维母粒的包覆层能够阻挡水分子迁移至植物纤维表面，进而有效降低植物纤维增强聚丙烯复合材料的吸水率。

技术领域

本发明涉及工程塑料技术领域，更具体地，涉及一种植物纤维母粒及其制备方法和应用。

背景技术

植物纤维来源于大自然，种类繁多，包括木纤维、竹纤维与麻纤维等，属于可再生资源，并且具有生物可降解性。而且，植物纤维密度低、比强度高，有利于成品的轻量化。近年来由植物纤维与热塑性树脂制备的复合材料备受关注，比如植物纤维增强聚丙烯复合材料。不过，植物纤维的主要成分为纤维素、半纤维素与木质素等，表面含有大量的极性基团，而聚丙烯属于非极性分子，因此植物纤维增强聚丙烯复合材料存在两个问题：一是植物纤维与聚丙烯之间相容性差，导致聚丙烯复合材料的机械性能差；二是植物纤维吸湿性强，导致复合材料吸水率高，不利于成型加工。

目前，通常采用对植物纤维进行表面改性或在复合材料配方中添加相容剂的方法改善植物纤维与聚丙烯之间的相容性。例如，专利CN112778785A公开了一种植物纤维母粒及其制备方法和应用，利用植物纤维与熔融温度较低的热塑性弹性体和硅烷偶联剂进行低温密炼制备植物纤维母粒，植物纤维母粒中的硅烷偶联剂可以提高植物纤维母粒与热塑性聚合物的界面粘接性能，进而提高其与聚合物之间的相容性，提高复合材料的力学性能，但并没有解决植物纤维吸湿性强，进而导致聚丙烯复合材料吸水率高的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有植物纤维增强聚丙烯复合物材料吸水率高不利于成型加工的缺陷和不足，提供一种植物纤维母粒，采用马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯和偶联剂在植物纤维表面相互缠结形成致密的包覆层，阻挡水分子迁移至植物纤维表面，进而降低植物纤维增强聚丙烯复合材料的吸水率。

本发明的另一目的是提供所述植物纤维母粒的制备方法。

本发明的又一目的是提供所述植物纤维母粒在制备植物纤维增强聚丙烯复合材料中的应用。

本发明的又一目的是提供一种低吸水率植物纤维增强聚丙烯复合材料。

本发明的又一目的是提供所述低吸水率植物纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法。

本发明的又一目的是提供所述低吸水率植物纤维增强聚丙烯复合材料在塑料制件中的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种植物纤维母粒，其特征在于，所述植物纤维母粒具有三层结构：内层为植物纤维，中间层为马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯和交联剂所形成的包覆层，外层为聚丙烯层；

其中，所述交联剂为硅烷偶联剂；

所述植物纤维、马来酸酐接枝聚丙烯和聚乙烯的质量比为(60～80):(9～11):(3～7)；

所述植物纤维与聚丙烯的质量比(60～80):(9.8～15.5)。

本发明的植物纤维母粒中各组分的作用机理如下：

在植物纤维母粒的制备过程中，可以根据马来酸酐接枝聚丙烯、聚乙烯和交联剂的反应选择相应的引发剂，马来酸酐接枝聚丙烯通过化学键作用与植物纤维偶联，同时马来酸酐接枝聚丙烯的烯烃链段、聚乙烯在引发剂和偶联剂的作用下发生交联相互缠结形成致密的烯烃化包覆层，该包覆层能够阻挡水分子迁移至植物纤维表面，从而有效降低植物纤维增强聚丙烯复合材料的吸水率。