專利名稱：改性大麻稈芯粉復(fù)合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，具體是改性大麻稈芯粉復(fù)合物。
背景技術(shù)：
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是材料科學(xué)的一個(gè)重要分支，傳統(tǒng)的纖維增強(qiáng)材料主要包括玻璃纖維、芳香族聚酰胺纖維或碳纖維等人造合成纖維，它們一般都存在著耗能大、造價(jià)高、易造成環(huán)境污染等問題，而各種天然纖維(如麻纖維、竹纖維、棉纖維等)不僅具有傳統(tǒng)纖維的強(qiáng)度和剛度，而且是一種質(zhì)輕價(jià)廉，自然可降解，對(duì)環(huán)境無污染的綠色纖維。近年來，隨著人類環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的研究與開發(fā)應(yīng)用，成為研究開發(fā)的熱點(diǎn)之一。其中麻纖維長(zhǎng)度是天然纖維中最長(zhǎng)的，同時(shí)具有高強(qiáng)低伸的性質(zhì)，把麻類纖維作為增強(qiáng)材料具有豐富的資源。
大麻是麻類的一種，它是一種草本植物，種植歷史悠久，在古代，大麻主要用于繩索、織布和造紙?jiān)系?，但是隨著社會(huì)發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)大麻中含有一種毒性成分THC(四氫大麻酚)，可以使人致幻成癮，加上其它更加便宜的天然纖維和合成纖維的存在，使得大麻在一段時(shí)期內(nèi)的應(yīng)用研究受到限制。直到上個(gè)世紀(jì)八九十年代，隨著人們認(rèn)識(shí)水平的提高和對(duì)“綠色”紡織品需求的日益增加，大麻作為一種生態(tài)紡織原料再次引起了人們的關(guān)注；特別是在1992年低毒大麻(THC含量低于0.3％)的培育成功，人們對(duì)大麻的生產(chǎn)和研究也在逐年增加。
大麻的莖稈部分占整個(gè)大麻作物的70-80％，是現(xiàn)實(shí)工業(yè)中最主要的研究和應(yīng)用對(duì)象。大麻莖稈是由韌皮部、木質(zhì)部、髓三部分組成。大麻的韌皮部分是含有高纖維素低木質(zhì)素的長(zhǎng)纖維，是優(yōu)良纖維原料的來源，纖維產(chǎn)量高于棉花、亞麻、苧麻等傳統(tǒng)天然纖維，并且具有抗霉抑菌、抗靜電、防紫外線還能隔音、吸濕、透氣導(dǎo)熱等特性，因此多應(yīng)用于紡織工業(yè)，是保健紡織品的理想原料。而大麻的稈芯是含有低纖維素高木質(zhì)素的短纖維，具有似硬木特征，是造紙的上佳原料，而且是加工黏膠的原料之一。
大麻纖維(Hemp Fiber)/聚合物復(fù)合材料的研究是近幾年的研究熱點(diǎn)，但目前進(jìn)行大量研究和應(yīng)用的大麻纖維/聚合物復(fù)合材料中，所用的大麻纖維基本都是韌皮部分的長(zhǎng)纖維，而稈芯部分的短纖維卻未見報(bào)道，主要是由于稈芯部分的短纖維的增強(qiáng)效果不如韌皮部分的長(zhǎng)纖維。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于稈芯部分占據(jù)了整個(gè)大麻的70-80％，所以大麻稈芯在大麻/聚合物復(fù)合材料中有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
大麻稈芯粉是由大麻稈芯由大麻作物剝?nèi)ロg皮和葉部纖維后的剩余物通過機(jī)械粉碎獲得的一種粉末狀的物質(zhì)。若將其作為一種有機(jī)填料，添加到聚合物基體中去，具有與其它無機(jī)填料無可比擬的優(yōu)越性，其來源廣泛、價(jià)格低廉、密度低、對(duì)設(shè)備磨損小，可以起到輕質(zhì)、增強(qiáng)增韌、降低成本，還可以使制品兼有防靜電、抗菌、抗紫外線等功效。大麻稈芯粉與聚合物復(fù)合材料的研究開發(fā)可以提供充分利用天然資源的機(jī)會(huì)，同時(shí)可以減輕由于廢舊塑料而引起的環(huán)境污染。因此，這種麻-塑復(fù)合材料是一種節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的綠色環(huán)保材料。它在建材、汽車飛機(jī)、包裝運(yùn)輸、裝飾及日常生活的各個(gè)方面有著廣闊的應(yīng)用前景。
但是由于大麻稈芯粉主要成分是纖維素，其化學(xué)結(jié)構(gòu)上含有大量的羥基，這些羥基團(tuán)在分子內(nèi)和分子間形成氫鍵，使得大麻稈芯粉具有吸水性，且極性很強(qiáng)。這導(dǎo)致了其與聚合物(尤其是非極性聚合物)復(fù)合時(shí)，兩者的相容性很差，使得制品易開裂、機(jī)械性能得不到很大的改善，勢(shì)必限制了其廣泛應(yīng)用。使用適當(dāng)?shù)南嗳輨?duì)大麻稈芯粉進(jìn)行改性，可以改善其與塑料樹脂的相容性和界面親和力，從而達(dá)到改善制品機(jī)械性能和擴(kuò)展其廣泛應(yīng)用的效果。
迄今尚未發(fā)現(xiàn)其它對(duì)大麻稈芯粉的改性相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決大麻稈芯粉與聚合物直接復(fù)合相容性差的問題，提供一種能較易加工、分散性好，并且同時(shí)能改善與聚合物基體界面結(jié)合，提高制品機(jī)械性能的改性大麻稈芯粉復(fù)合物。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的改性大麻稈芯粉復(fù)合物，包括35-90wt％的大麻稈芯粉和10-65wt％的相容劑復(fù)合而成。
還包括0-5wt％的一種或多種加工助劑。
還包括0-20wt％的一種或多種添加劑。
上述大麻稈芯粉是由大麻作物剝?nèi)ロg皮和葉部纖維后的剩余物通過破碎粉碎獲得的顆粒度介于10-600目的粉末。
上述相容劑為與單體馬來酸酐(MAH)或丙烯酸(AA)或苯乙烯(St)接枝的共聚物，或?yàn)榕c單體馬來酸酐(MAH)或丙烯酸(AA)或苯乙烯(St)相關(guān)的衍生物或衍生物的共聚物。
上述與單體馬來酸酐(MAH)或丙烯酸(AA)或苯乙烯(St)相關(guān)的衍生物或衍生物的共聚物為馬來酸酰胺、馬來酸酯、丙烯酸酯或丙烯酰胺及它們?nèi)我饨M合的共聚物。
上述加工助劑為硬脂酸、石蠟或聚乙烯蠟，起到促進(jìn)分散，改善加工的作用。
上述添加劑為碳酸鈣和滑石粉，以達(dá)到降低成本的效果。
采用上述方案后，本發(fā)明的有益效果是提供了一種新型天然纖維填料，用其與聚合物復(fù)合時(shí)，可以改善復(fù)合材料的界面結(jié)合，提高機(jī)械性能，同時(shí)有降低制品成本，擴(kuò)展對(duì)工業(yè)大麻的應(yīng)用范圍。
具體實(shí)例實(shí)施例1本發(fā)明改性大麻稈芯粉復(fù)合物，是以含醋酸乙烯18％的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)為基體，加入一定的彈性體、填料和添加劑，彈性體為乙烯-辛烯共聚物(POE)，填料為大麻稈芯粉，添加劑包括有交聯(lián)劑過氧化二異丙苯(DCP)、發(fā)泡劑偶氮二甲酰銨(AC)、分散活化劑氧化鋅(ZnO)、熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋅(StZn)、及少量硬脂酸(Hst)和乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)等。將各組分復(fù)合密煉。它們相對(duì)EVA的重量百分比是POE15.38％大麻稈芯粉 38.46％EAA7.69％DCP0.92％AC 4.62％ZnO1.54％StZn 1.08％Hst1.23％最終所得到的產(chǎn)品可直接用于制作各種運(yùn)動(dòng)鞋、休閑鞋等。使其不僅于穿著使用時(shí)更具有透氣舒適功效，不會(huì)于鞋子內(nèi)部產(chǎn)生悶熱、滋生細(xì)菌的情況，且因大麻稈芯粉混合于發(fā)泡材料中，使其更具有韌性，并同時(shí)更容易分解、焚化、而不會(huì)有環(huán)保問題發(fā)生。
實(shí)施例2本發(fā)明改性大麻稈芯粉復(fù)合物，是以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)為基體，加入一定的填料和添加劑，填料為大麻稈芯粉，添加劑包括有乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、苯乙烯(PS)、熱穩(wěn)定劑硬脂酸鋅(StZn)、硬脂酸(Hst)和環(huán)烷油等。將各組份混合密煉。它們相對(duì)苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)的重量百分比是大麻稈芯粉40％PS35％EAA 4％StZn 10％Hst 0.5％環(huán)烷油0.5％最終注塑所得到的產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定，性能可靠，不易收縮，而且具有透氣性能，可直接用于制作各種運(yùn)動(dòng)鞋、休閑鞋等，鞋子內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生悶熱、滋生細(xì)菌。同時(shí)產(chǎn)品是可降解，不會(huì)造成環(huán)境污染問題。
權(quán)利要求
1.改性大麻稈芯粉復(fù)合物，其特征在于包括35-90wt％的大麻稈芯粉和10-65wt％的相容劑復(fù)合而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性大麻稈芯粉復(fù)合物，其特征在于還包括0-5wt％的一種或多種加工助劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性大麻稈芯粉復(fù)合物，其特征在于還包括0-20wt％的一種或多種添加劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性大麻稈芯粉復(fù)合物，其特征在于上述大麻稈芯粉是由大麻作物剝?nèi)ロg皮和葉部纖維后的剩余物通過破碎粉碎獲得的顆粒度介于10-600目的粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性大麻稈芯粉復(fù)合物，其特征在于上述相容劑為與單體馬來酸酐(MAH)或丙烯酸(AA)或苯乙烯(St)接枝的共聚物，或?yàn)榕c單體馬來酸酐(MAH)或丙烯酸(AA)或苯乙烯(St)相關(guān)的衍生物或衍生物的共聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改性大麻稈芯粉復(fù)合物，其特征在于上述與單體馬來酸酐(MAH)或丙烯酸(AA)或苯乙烯(St)相關(guān)的衍生物或衍生物的共聚物為馬來酸酰胺、馬來酸酯、丙烯酸酯或丙烯酰胺及它們?nèi)我饨M合的共聚物。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性大麻稈芯粉復(fù)合物，其特征在于上述加工助劑為硬脂酸、石蠟或聚乙烯蠟，起到促進(jìn)分散，改善加工的作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改性大麻稈芯粉復(fù)合物，其特征在于上述添加劑為碳酸鈣和滑石粉，以達(dá)到降低成本的效果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改性大麻稈芯粉復(fù)合物，該復(fù)合物包括35－90wt％的大麻稈芯粉、10－65wt％的相容劑、0－5wt％的一種或多種加工助劑和0－20wt％的一種或多種添加劑。該復(fù)合物可以作為一種有機(jī)填料直接添加到其它聚合物基體中，可以改善復(fù)合材料的界面結(jié)合，提高機(jī)械性能，同時(shí)有降低制品成本，從而擴(kuò)展對(duì)工業(yè)大麻的應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)B27L11/00GK101058675SQ200710009019
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
發(fā)明者陳國華, 連惠山, 盧亮, 蔡昌順, 李玉超 申請(qǐng)人:泉州云麻新資源高分子材料研究中心有限公司