專利名稱：一種麻纖維填料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于塑料的填料，具體地說是一種麻纖維填料的制備方法。
背景技術(shù)：
我們通常所用的塑料并不是一種純物質(zhì)，其中高分子聚合物(或稱合成樹脂)是 塑料的主要成分，此外，為了改進(jìn)塑料的性能，還要在聚合物中添加各種輔助材料，如填料、 增塑劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、著色劑等，以穩(wěn)定或者提高塑料的性能。填料又叫填充劑，它可以提高塑料的強(qiáng)度和耐熱性能，并降低塑料的制造成本。填 料可分為有機(jī)填料和無機(jī)填料兩類。無機(jī)填料主要有碳酸鈣、滑石粉、高嶺土等，這類無機(jī) 填料雖然容易取得，但屬于不可再生資源，總會(huì)有用盡時(shí)，而且此類無機(jī)填料不可降解，用 其所制造的塑料也很難降解。有機(jī)填料主要有麻纖維、木粉、農(nóng)作物秸稈等天然植物纖維， 因其具有良好的可降解性和環(huán)境友好性，越來越多地被用于塑料的填料。在眾多的天然纖 維中，麻纖維具有更高的力學(xué)性能，因而在塑料填料領(lǐng)域中具有更大的應(yīng)用潛力?，F(xiàn)有技術(shù)中，對于以麻纖維作為塑料填料的工藝，一般都需要事先對麻纖維進(jìn)行 處理，之后將麻纖維添加入塑料原料中進(jìn)行塑料的制造和成型。中國專利CN100383080C就 公開了一種再生塑料基劍麻纖維增強(qiáng)建筑模板及其加工方法，其中對于劍麻織物的前置處 理，需要將織好的劍麻織物在100 、5-15%的氫氧化鈉水溶液中煮漂30-60分鐘，甩干后 再放入偶聯(lián)劑溶液中浸泡30-60分鐘，再甩干后在120°C條件下進(jìn)行烘干，保證織物的含水 率控制在以下。麻纖維內(nèi)部除70%左右的纖維素外，還包括果膠、木質(zhì)素、脂臘、灰分、金屬離子等 雜質(zhì)，所以需要對麻纖維進(jìn)行前置處理?，F(xiàn)有技術(shù)中都使用堿性制劑對麻纖維進(jìn)行處理， 一般使用的是強(qiáng)堿溶液，麻纖維在其作用下，使得麻纖維內(nèi)部的果膠發(fā)生水解，固著在纖維 表面的部分木質(zhì)素發(fā)生磺化降解，并且使其降解產(chǎn)品在分解中裂解。上述處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了 對麻纖維內(nèi)部果膠、木質(zhì)素的分解去除，但是卻無法實(shí)現(xiàn)對灰分和金屬離子的去除，金屬離 子的存在容易使麻纖維在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生靜電，而靜電的存在又容易引發(fā)生產(chǎn)設(shè)備發(fā)生故 障，尤其在天氣干燥的季節(jié)，靜電的存在容易產(chǎn)生電火花進(jìn)而點(diǎn)燃麻纖維引發(fā)火災(zāi)，對人身 安全及財(cái)產(chǎn)造成損傷；此外，灰分的存在影響麻纖維填料添加至塑料中時(shí)麻纖維與塑料的 親和力，從而對后續(xù)加入上述經(jīng)處理的麻纖維填料后制備得到的塑料的性能造成影響。此 外，雖然采用堿性制劑對麻纖維進(jìn)行處理，雖然麻纖維具有一定的耐堿性，但是經(jīng)處理后的 麻纖維對堿液的耐受性則很低，所以經(jīng)堿液處理后的麻纖維會(huì)由于殘余堿液的存在而造成 纖維表面的損傷，研究表明對纖維的上述損傷造成了對麻纖維纖維素的破壞，造成麻纖維 韌性和耐磨性的降低，且對麻纖維纖維素的破壞也導(dǎo)致其本身對高溫的耐受性很弱，麻纖 維耐高溫性能不佳。相應(yīng)地，將上述處理過的麻纖維用于塑料填料，因該麻纖維本身不耐高 溫也會(huì)相應(yīng)導(dǎo)致生成的塑料的耐高溫性能降低，從而限制了塑料的應(yīng)用。從偶聯(lián)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)來看，其分子兩端通常含有性質(zhì)不同的基團(tuán)，一端的基團(tuán)與 被粘物(如麻纖維等)表面發(fā)生化學(xué)作用或物理作用，另一端的基團(tuán)則和粘合劑(如合成樹脂)發(fā)生化學(xué)作用或物理作用，從而使被粘物和粘合劑能很好地偶聯(lián)起來，獲得了良好 的粘結(jié)。所以，為了提高填料和塑料原料即樹脂基體之間的結(jié)合力，常利用含有反應(yīng)活性基 團(tuán)的偶聯(lián)劑，通過在所述填料和塑料原料之間形成化學(xué)鍵來實(shí)現(xiàn)。其中，偶聯(lián)劑的效果與 樹脂基體的反應(yīng)速度有關(guān)，而偶聯(lián)劑與樹脂的反應(yīng)速度同偶聯(lián)劑中活性基團(tuán)的活性大小有 關(guān)，其活性越大，偶聯(lián)劑與樹指基體反應(yīng)的幾率就越大，那么處理的效果就越好。由此可知， 偶聯(lián)劑的添加時(shí)間對偶聯(lián)劑的效果也有影響，即偶聯(lián)劑的添加應(yīng)該在將對麻纖維進(jìn)行前置 處理并加入樹脂基體后，這樣才可以保證偶聯(lián)劑直接進(jìn)入和樹脂基體的反應(yīng)中。所以，該現(xiàn) 有技術(shù)中，在對麻纖維進(jìn)行前置處理時(shí)就加入偶聯(lián)劑，那么偶聯(lián)劑將浸入麻纖維中，之后通 過和樹脂基體接觸并通過緩慢作用釋放，這樣偶聯(lián)劑發(fā)揮作用不直接，效率很低。該現(xiàn)有技術(shù)中的麻纖維通過添加適量的偶聯(lián)劑來實(shí)現(xiàn)麻纖維和樹脂基體之間的 粘合，但是對于在樹脂基體中添加麻纖維以及其他填料的塑料而言，偶聯(lián)劑的添加也就僅 僅能夠?qū)崿F(xiàn)麻纖維或者其他填料和樹脂基體之間的粘合，而對于麻纖維填料之間、以及麻 纖維填料和其他填料之間的粘合效果不佳，故容易導(dǎo)致最終制備得到的塑料的硬度不高以 及耐高溫性能不佳。而對于僅僅需要添加麻纖維作為填料的塑料，添加偶聯(lián)劑在實(shí)現(xiàn)麻纖 維和樹脂基體的粘合的同時(shí)，并不能夠提高麻纖維填料的耐高溫性能。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中所述麻纖維填料的制備 方法中采用堿性制劑對麻纖維進(jìn)行煮練，對麻纖維有一定程度的損傷且無法實(shí)現(xiàn)對灰分和 金屬離子的完全去除，影響麻纖維的韌性、耐磨性，導(dǎo)致添加該麻纖維填料的塑料耐高溫性 能不佳，進(jìn)而提供一種可制備得到具有高韌性、高耐磨性、耐高溫的且灰分和金屬離子去除 完全的麻纖維填料的制備方法。本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的麻纖維填料的制備方法中采用 偶聯(lián)劑溶液對麻纖維進(jìn)行浸漬，偶聯(lián)劑浸入麻纖維填料中，在后續(xù)和樹脂基體的作用過程 中導(dǎo)致偶聯(lián)劑作用緩慢，效率很低；此外，添加偶聯(lián)劑在實(shí)現(xiàn)麻纖維和樹脂基體的粘合的同 時(shí)，并不能夠?qū)崿F(xiàn)麻纖維填料之間、以及麻纖維填料和其他填料的粘合，也不能夠?qū)崿F(xiàn)提高 麻纖維填料的耐高溫性能，進(jìn)而提供一種在填料制備過程中不添加偶聯(lián)劑，可大幅度提高 最終制備得到的麻纖維耐高溫性能、且可在實(shí)現(xiàn)麻纖維填料和樹脂基體粘合的同時(shí)實(shí)現(xiàn)麻 纖維填料之間、以及麻纖維填料和其他填料之間進(jìn)行粘合的麻纖維填料的制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種麻纖維填料的制備方法，步驟如下(1)將脫膠后的麻浸泡在溫度為90 100°C、pH值為2 4的酸性溶液中煮練 40 60分鐘，得到麻纖維；(2)對步驟(1)中得到的所述麻纖維進(jìn)行脫水后烘干；(3)對經(jīng)步驟( 處理后的麻纖維進(jìn)行粉碎，即得麻纖維填料。所述酸性溶液的pH值為2. 5 3。所述烘干溫度為100 150°C。在對所述經(jīng)烘干后的麻纖維進(jìn)行粉碎之前向其中加入丙酮硅油。所述酸性溶液為硫酸溶液。所述丙酮硅油的添加量為麻纖維總重量的0. 2 0. 5%。
步驟(3)中對麻纖維進(jìn)行粉碎至纖維長度為小于或等于2mm。本發(fā)明所述的麻纖維填料的制備方法，選擇使用酸性溶液對脫膠后的麻纖維進(jìn)行 煮練，將麻纖維浸泡在pH值為2 4的酸性溶液，加熱溫度至90 100°C，煮練40 60分 鐘后得到麻纖維。其中，選擇酸性溶液的PH值為2 4，優(yōu)選該數(shù)值范圍為2. 5 3，pH值 越大時(shí)酸性溶液的濃度越小，因?yàn)樗嵝匀芤旱臐舛忍邥r(shí)會(huì)對麻纖維產(chǎn)生溶解作用，而酸 性溶液的濃度太低時(shí)，又不易對麻進(jìn)行脫膠；設(shè)置加熱溫度是為了加快對麻進(jìn)行脫膠，縮短 生產(chǎn)周期；煮練時(shí)間也有限定，煮練時(shí)間太短無法通過酸溶液將所述纖維內(nèi)部伴生的天然 雜質(zhì)諸如果膠質(zhì)、蠟狀物質(zhì)、含氮物質(zhì)等以及少量漿料去除，影響酸溶液的滲透性，煮練時(shí) 間太長酸溶液會(huì)對麻纖維有所溶解。經(jīng)上述條件煮練后的麻纖維，通過濃度適宜(適宜PH 值)的酸性溶液的作用，利用半纖維素和果膠類對酸的敏感性，將上述物質(zhì)水解成為果膠 酸，并通過酸作用實(shí)現(xiàn)了對灰分和諸如鐵等金屬離子的去除，同時(shí)也由于限定了加入的酸 溶液的濃度(PH值)，使得殘余的極少量的酸液也不會(huì)對麻纖維素造成任何的損傷，保持了 麻纖維良好的韌性和耐磨性；且完整的未受損傷的麻纖維素對高溫有較好的耐受性，這是 經(jīng)損傷后的麻纖維所無法具有的。之后，對經(jīng)上述處理后的麻纖維進(jìn)行脫水處理，并進(jìn)行烘干，優(yōu)選烘干溫度為 100 150°C，利于對麻纖維再次進(jìn)行脫水，加快對麻纖維烘干，縮短生產(chǎn)周期。在對所述經(jīng)烘干后的麻纖維進(jìn)行粉碎之前向其中加入丙酮硅油，從而提高了麻纖 維填料之間的親和力，實(shí)現(xiàn)了麻纖維填料的粘合，使得麻纖維填料形成一個(gè)結(jié)合力較強(qiáng)的 整體，從而提高了麻纖維對高溫的耐受性能，具有較高的耐高溫性。最后，要對經(jīng)烘干后的麻纖維進(jìn)行粉碎，經(jīng)粉碎后的麻纖維和樹脂基體之間的結(jié) 合力較之未粉碎后的麻纖維和樹脂基體間的結(jié)合力更大。優(yōu)選麻纖維粉碎后纖維長度小于 或等于2mm，設(shè)定該纖維長度是考慮到了麻纖維在加入到樹脂基體中后的流動(dòng)性和分散性。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明所述的麻纖維填料的制備方法中，將脫膠后的麻浸泡在溫度為90 100°C且PH值為2. 5 3的酸性制劑中煮練40 60分鐘，去除了麻纖維中的金屬離子和 灰分，金屬離子的去除避免了麻纖維在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生靜電，進(jìn)而減少了生產(chǎn)設(shè)備的故障 發(fā)生率，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)降低火災(zāi)隱患；此外，灰分的去除提高了麻纖維填料添加至 塑料中時(shí)麻纖維與塑料的親和力；此外，因?yàn)樗嵝匀芤簩β槔w維的損傷性比堿性溶液對麻 纖維的損傷性小，因此經(jīng)酸性溶液煮練后得到的麻纖維比用堿性溶液煮練得到的麻纖維的 韌性、耐磨性都要高，在一定程度上提高了經(jīng)處理后麻纖維的耐高溫性能。(2)本發(fā)明所述的麻纖維填料的制備方法中，將步驟(1)中經(jīng)過煮練后的麻纖維 烘干后向其中加入丙酮硅油，從而提高了麻纖維填料之間的親和力，實(shí)現(xiàn)了麻纖維填料之 間的粘合，使得麻纖維填料形成一個(gè)結(jié)合力較強(qiáng)的整體，提高了麻纖維對高溫的耐受性能， 使得麻纖維填料整體以及添加該麻纖維填料之后的塑料具有較高的耐高溫性。另一方面丙 酮硅油的添加在提高麻纖維填料整體粘合形成一個(gè)具有較強(qiáng)結(jié)合力的整體的同時(shí)，也提高 了添加該麻纖維填料后得到的塑料的強(qiáng)度。(3)本發(fā)明所述的麻纖維填料的制備方法中，因?yàn)樘砑恿吮栌?，所以制備得?的麻纖維填料在添加入樹脂基體中后，即使不使用偶聯(lián)劑也能達(dá)到填料粘合以及填料和樹 脂基體粘合的目的。
(4)本發(fā)明所述的麻纖維填料的制備方法中，設(shè)定所述麻纖維粉碎后纖維長度為 小于或者等于2mm，有效地保證了麻纖維添加到塑料原料樹脂基體中時(shí)流動(dòng)性、分散性好進(jìn) 而不易結(jié)塊，制備得到的塑料成品率高、質(zhì)量穩(wěn)定。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本發(fā)明所述麻纖維填料的制備方法，步驟如下(1)將脫膠后的麻浸泡在溫度為90°C且pH值為3的硫酸溶液中煮練60分鐘，得 到麻纖維；(2)對步驟(1)中得到的所述麻纖維進(jìn)行脫水，并于100°C進(jìn)行烘干；(3)用粉碎機(jī)對經(jīng)步驟( 處理后得到的麻纖維進(jìn)行粉碎至纖維長度為1. 5mm,即 得麻纖維填料。實(shí)施例2本發(fā)明所述麻纖維填料的制備方法，步驟如下(1)將脫膠后的麻浸泡在溫度為100°C且pH值為2. 5的硫酸溶液中煮練40分鐘， 得到麻纖維；(2)對步驟(1)中得到的所述麻纖維進(jìn)行脫水，并于150°C進(jìn)行烘干；(3)向上述經(jīng)烘干后的麻纖維中加入丙酮硅油，其添加量為麻纖維總重量的 0. 5% ；(4)用粉碎機(jī)將經(jīng)步驟( 處理后得到的麻纖維進(jìn)行粉碎至纖維長度為2mm，即得 麻纖維填料。實(shí)施例3本發(fā)明所述麻纖維填料的制備方法，步驟如下(1)將脫膠后的麻浸泡在溫度為95°C且pH值為2的硫酸溶液中煮練50分鐘，得 到麻纖維；(2)對步驟(1)中得到的所述麻纖維進(jìn)行脫水，并于120°C進(jìn)行烘干；(3)向上述經(jīng)烘干后的麻纖維中加入丙酮硅油，其添加量為麻纖維總重量的 0. 2% ；(4)用粉碎機(jī)將經(jīng)步驟( 處理后得到的麻纖維進(jìn)行粉碎至纖維長度為1. 5mm,即 得麻纖維填料。實(shí)施例4本發(fā)明所述麻纖維填料的制備方法，步驟如下(1)將脫膠后的麻浸泡在溫度為94°C且pH值為4. 0的硫酸溶液中煮練55分鐘， 得到麻纖維；(2)對步驟(1)中得到的所述麻纖維進(jìn)行脫水，并于125°C進(jìn)行烘干；(3)向上述經(jīng)烘干后的麻纖維中加入丙酮硅油，其添加量為麻纖維總重量的 0. 3% ；(4)用粉碎機(jī)將經(jīng)步驟( 處理后得到的麻纖維進(jìn)行粉碎至纖維長度為0. 5mm,即 得麻纖維填料。
實(shí)施例5本發(fā)明所述麻纖維填料的制備方法，步驟如下(1)將脫膠后的麻浸泡在溫度為96°C且pH值為3. 0的硫酸溶液中煮練45分鐘， 得到麻纖維；(2)對步驟(1)中得到的所述麻纖維進(jìn)行脫水，并于130°C進(jìn)行烘干；(3)向上述經(jīng)烘干后的麻纖維中加入丙酮硅油，其添加量為麻纖維總重量的 0. 4% ；(4)用粉碎機(jī)將經(jīng)步驟( 處理后得到的麻纖維進(jìn)行粉碎至纖維長度為1. Omm,即 得麻纖維填料。對上述實(shí)施例1-5中制備得到的麻纖維填料進(jìn)行升溫測試，測試結(jié)果如下，測 試數(shù)據(jù)表明經(jīng)本發(fā)明所述制備方法處理后的麻纖維填料的耐高溫性很高，可以耐受高達(dá) 280°C的高溫，耐受時(shí)間為30分鐘，其中，耐受時(shí)間以麻纖維在耐受溫度中出現(xiàn)燒焦現(xiàn)象為 限。
權(quán)利要求
1.一種麻纖維填料的制備方法，步驟如下(1)將脫膠后的麻浸泡在溫度為90 100°C、pH值為2 4的酸性溶液中煮練40 60分鐘，得到麻纖維；(2)對步驟(1)中得到的所述麻纖維進(jìn)行脫水后烘干；(3)對經(jīng)步驟( 處理后的麻纖維進(jìn)行粉碎，即得麻纖維填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述麻纖維填料的制備方法，其特征在于，所述酸性溶液的PH值為 2 · 5 “ 3 ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述麻纖維填料的制備方法，其特征在于，所述烘干溫度為 100 150 。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述麻纖維填料的制備方法，其特征在于，在對所述經(jīng)烘干后的 麻纖維進(jìn)行粉碎之前向其中加入丙酮硅油。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述麻纖維填料的制備方法，其特征在于，所述酸性溶液為硫酸溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述麻纖維填料的制備方法，其特征在于，所述丙酮硅油的添加量 為麻纖維總重量的0. 2 0. 5%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5所述麻纖維填料的制備方法，其特征在于，步驟C3)中對麻 纖維進(jìn)行粉碎至纖維長度為小于或等于2mm。
全文摘要
一種麻纖維填料的制備方法，步驟如下(1)將脫膠后的麻浸泡在溫度為90～100℃、pH值為2～4的酸性溶液中煮練40～60分鐘，得到麻纖維；(2)對步驟(1)中得到的所述麻纖維進(jìn)行脫水后烘干；(3)對經(jīng)步驟(2)處理后的麻纖維進(jìn)行粉碎，即得麻纖維填料?，F(xiàn)有技術(shù)中所述麻纖維填料的制備方法中采用堿性制劑對麻纖維進(jìn)行煮練，對麻纖維有一定程度的損傷，影響麻纖維的韌性、耐磨性，導(dǎo)致添加該麻纖維填料的塑料耐高溫性能不佳；進(jìn)而提供一種可制備得到具有高韌性、高耐磨性且耐高溫的麻纖維填料，且在填料制備過程中不添加偶聯(lián)劑的麻纖維填料制備方法。
文檔編號(hào)D06M15/643GK102086589SQ200910250310
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者劉國忠, 姚建剛 申請人:江蘇紫荊花紡織科技股份有限公司