專利名稱：一種塑料增強用麻纖維及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于天然纖維復合材料及木塑復合材料技術領域，具體是指一種塑料增強用麻纖維及其制備方法
背景技術：
近幾年來，天然植物纖維復合材料及木塑復合材料方面的研究方興未艾。一方面由于天然植物纖維的來源廣泛，價格低廉；另一方面性能方面天然植物纖維增強塑料大有取代礦物纖維增強塑料的趨勢。多數(shù)天然植物纖維是以長纖維狀或編制成纖維氈后再與熱固性樹脂熱壓成型，不能像玻纖一樣直接加入到熱塑性塑料中用于注塑成型；同時天然植物纖維一方面由于表面富含羥基，表現(xiàn)出強極性和親水性，與非極性或弱極性的塑料相容性極差，制備的復合材料的性能差；另一方面由于植物纖維體積大、填充量大，纖維與塑料、纖維與設備及纖維之間的摩擦大使得植物纖維增強塑料難于加工，特別是用于注射成型。為了解決植物纖維與塑料界面相容的問題，目前主要的解決方法就是添加界面相容劑，一類是偶聯(lián)劑類、如硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、稀土偶聯(lián)劑、異氰酸酯偶聯(lián)劑等，另一類是馬來酸酐與聚烯烴的接枝或共聚物。偶聯(lián)劑類多數(shù)為液體用量少且不容易均勻分散到植物纖維中，影響其偶聯(lián)效果，工業(yè)應用需要特殊的設備來處理；馬來酸酐與聚烯烴的接枝或共聚物多數(shù)是顆粒狀容易分散到塑料和植物纖維中，但其接枝率低難于提高界面粘結力。盡管如此，填充大量的植物纖維和塑料的復合物也給加工帶來困難，難于擠出或注射成型。為了解決植物纖維與塑料復合材料的加工問題，出現(xiàn)各種加工助劑，如烯烴蠟、酰胺蠟、硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣等，但是過多的加工助劑的加入也會使得復合材料的性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術中存在的不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種塑料增強用麻纖維。本發(fā)明的另一目的在于提供上述塑料增強用麻纖維的制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案一種塑料增強用麻纖維，該塑料增強用麻纖維由以下按重量份計的組分組成
短切麻纖維100份
麻纖維處理劑0.1 100份(優(yōu)選10 80份)
功能性聚烯烴1 10份
偶聯(lián)劑0.1 10份
抗氧劑0.1 0.5份。所述短切麻纖維為苧麻纖維、亞麻纖維、劍麻纖維、黃麻纖維和焦麻纖維中的一種以上。所述麻纖維處理劑為尿素-甲醛樹脂預聚體、三羥甲基三聚氰胺樹脂或六羥甲基三聚氰胺樹脂。所述功能性聚烯烴為茂金屬聚乙烯蠟、茂金屬聚丙烯、茂金屬聚烯烴、氧化茂金屬聚烯烴蠟和茂金屬聚烯烴蠟-馬來酸酐接枝物中的一種以上。所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、異氰酸酯偶聯(lián)劑和稀土偶聯(lián)劑中的一種以上。所述抗氧劑是抗氧劑1010和抗氧劑168，兩者的質(zhì)量比為2 1。上述的一種塑料增強用麻纖維的制備方法，包括以下操作步驟(1)將麻纖維切斷至1 20mm，得到短切麻纖維；將短切麻纖維置于氫氧化鈉水溶液中浸泡并攪拌1 20min后，用清水沖洗干凈，甩干水份后晾干，再浸泡在溫度為80 90°C的麻纖維處理劑水溶液中5min 30min，待麻纖維吸盡麻纖維處理劑水溶液后，烘干， 得到經(jīng)表面處理的短切麻纖維；(2)將經(jīng)表面處理的短切麻纖維、偶聯(lián)劑、功能性聚烯烴和抗氧劑依次加入到預熱至70 80°C的捏合機中，攪拌，得到塑料增強用麻纖維。步驟(1)所述氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量百分比濃度為 10% ；所述麻纖維處理劑水溶液的質(zhì)量百分比濃度為10% 50% ；所述甩干水份是采用離心方式甩干水分；所述晾干是晾至質(zhì)量含水率為8 15% (麻纖維的正常含水率)。步驟(1)所述烘干是采用真空干燥進行烘干，烘干溫度為90 150°C，烘干至麻纖維的質(zhì)量含水率小于；所述用清水沖洗為沖洗至pH 7. 0 9. 0。步驟⑵所述攪拌的時間為5 IOmin ；所述攪拌的速度為每分鐘50 300轉。本發(fā)明的原理是本發(fā)明通過稀堿液洗去纖維表面的雜質(zhì)，再用尿素-甲醛樹脂預聚體、三羥甲基三聚氰胺樹脂或六羥甲基三聚氰胺樹脂等處理劑的水溶液處理，纖維表面的羥基與處理劑的羥甲基發(fā)生反應，在纖維表面包覆上一層脲醛樹脂或三聚氰胺樹脂， 降低了麻纖維的表面極性，減低麻纖維的吸水率，同時提高了麻纖維的剛性和耐熱性；再通過偶聯(lián)劑提高麻纖維與塑料的相容性，及通過功能性聚烯烴改善纖維內(nèi)部的潤滑性和分散性。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果本發(fā)明制備的短切麻纖維色澤好， 剛性和耐熱性好，可以直接像短玻纖一樣加入到塑料基體中，與塑料的相容性好，可用于制備高性能的短麻纖維\塑料復合材料，并在塑料基體中起到增強的作用。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例1(1)將100重量份苧麻纖維切斷至1 20mm，得到短切麻纖維；將短切麻纖維置于氫氧化鈉水溶液(質(zhì)量百分比濃度為1%)中浸泡并攪拌20min后，用清水沖洗至pH 7.0， 離心甩干水份，再浸泡在溫度為80°C的麻纖維處理劑(80重量份尿素-甲醛樹脂預聚體) 水溶液(質(zhì)量百分比濃度為30% )中處理30min，待麻纖維吸盡麻纖維處理劑水溶液后采用溫度110°C真空干燥至麻纖維質(zhì)量含水率小于1%，得到經(jīng)表面處理的短切麻纖維；
(2)將經(jīng)表面處理的短切麻纖維、2重量份硅烷偶聯(lián)劑、9重量份功能性聚烯烴(5 重量份茂金屬聚乙烯蠟和4重量份茂金屬聚烯烴蠟-馬來酸酐接枝物混合)和0. 4重量份抗氧劑(抗氧劑1010和抗氧劑168，兩者的質(zhì)量比為2 1)依次加入到預熱至70°C的捏合機中，以每分鐘100轉的速度攪拌5min，得到塑料增強用麻纖維；所得塑料增強用麻纖維色澤淡黃，剛挺，容易分散到樹脂中不抱團。實施例2(1)將100重量份亞麻纖維切斷至1 20mm，得到短切麻纖維；將短切麻纖維置于氫氧化鈉水溶液(質(zhì)量百分比濃度為10%)中浸泡并攪拌ailin后，用清水沖洗至PH 9.0， 離心甩干水份，再浸泡在溫度為90°C的麻纖維處理劑(90重量份三羥甲基三聚氰胺樹脂) 水溶液(質(zhì)量百分比濃度為20% )中30min，待麻纖維吸盡麻纖維處理劑水溶液后，采用溫度150°C真空干燥至麻纖維含水率小于1%，得到經(jīng)表面處理的短切麻纖維；(2)將經(jīng)表面處理的短切麻纖維、8重量份偶聯(lián)劑G重量份鈦酸酯偶聯(lián)劑和4重量份稀土偶聯(lián)劑混合)、4重量份功能性聚烯烴O重量份茂金屬聚丙烯和2重量份茂金屬聚烯烴混合)和0.5重量份抗氧劑(抗氧劑1010和抗氧劑168，兩者的質(zhì)量比為2 1)依次加入到預熱至80°C的捏合機中，以每分鐘50轉的速度攪拌lOmin，得到塑料增強用麻纖維；所得塑料增強用麻纖維色澤淡黃，剛挺，容易分散到樹脂中不抱團。實施例3(1)將100重量份劍麻纖維切斷至1 20mm，得到短切麻纖維；將短切麻纖維置于氫氧化鈉水溶液(質(zhì)量百分比濃度為5% )中浸泡并攪拌5min后，用清水沖洗至pH 8. 0， 離心甩干水份，再浸泡在溫度為85°C的麻纖維處理劑(100重量份六羥甲基三聚氰胺樹脂) 水溶液(質(zhì)量百分比濃度為10% )中處理20min，待麻纖維吸盡麻纖維處理劑水溶液后，采用溫度120°C真空干燥至麻纖維質(zhì)量含水率小于1%，得到經(jīng)表面處理的短切麻纖維；(2)將經(jīng)表面處理的短切麻纖維、7重量份偶聯(lián)劑(5重量份鋁酸酯偶聯(lián)劑和2重量份異氰酸酯偶聯(lián)劑)、7重量份功能性聚烯烴(5重量份茂金屬聚烯烴和2重量份氧化茂金屬聚烯烴蠟混合)和0.4重量份抗氧劑(抗氧劑1010和抗氧劑168，兩者的質(zhì)量比為 2 1)依次加入到預熱至75°C的捏合機中，以每分鐘300轉的速度攪拌5min，得到塑料增強用麻纖維；所得塑料增強用麻纖維色澤淡黃，剛挺，容易分散到樹脂中不抱團。實施例4(1)將100重量份黃麻纖維切斷至1 20mm，得到短切麻纖維；將短切麻纖維置于氫氧化鈉水溶液(質(zhì)量百分比濃度為3% )中浸泡并攪拌Imin后，用清水沖洗至pH 7. 5， 離心甩干水份，再浸泡在溫度為88°C的麻纖維處理劑(50重量份尿素-甲醛樹脂預聚體) 水溶液(質(zhì)量百分比濃度為30%)中處理25min，待麻纖維吸盡麻纖維處理劑水溶液后，采用溫度100°C真空干燥至麻纖維質(zhì)量含水率小于1%，得到經(jīng)表面處理的短切麻纖維；(2)將經(jīng)表面處理的短切麻纖維、8重量份偶聯(lián)劑(5重量份異氰酸酯偶聯(lián)劑和3 重量份稀土偶聯(lián)劑混合)、1重量份氧化茂金屬聚烯烴蠟和0. 3重量份抗氧劑(抗氧劑1010 和抗氧劑168，兩者的質(zhì)量比為2 1)依次加入到預熱至78°C的捏合機中，以每分鐘150 轉的速度攪拌8min，得到塑料增強用麻纖維；所得塑料增強用麻纖維色澤淡黃，剛挺，容易分散到樹脂中不抱團。實施例5
(1)將100重量份焦麻纖維切斷至1 20mm，得到短切麻纖維；將短切麻纖維置于氫氧化鈉水溶液(質(zhì)量百分比濃度為8% )中浸泡并攪拌15min后，用清水沖洗至pH 8. 5， 離心甩干水份，再浸泡在溫度為80°C的麻纖維處理劑(20重量份三羥甲基三聚氰胺樹脂) 水溶液(質(zhì)量百分比濃度為50% )中處理15min，待麻纖維吸盡麻纖維處理劑水溶液后，采用溫度90°C真空干燥至麻纖維質(zhì)量含水率小于1%，得到經(jīng)表面處理的短切麻纖維；(2)將經(jīng)表面處理的短切麻纖維、0. 1重量份異氰酸酯偶聯(lián)劑、5重量份功能性聚烯烴(1重量份茂金屬聚乙烯蠟、2重量份茂金屬聚丙烯和3重量份茂金屬聚烯烴蠟-馬來酸酐接枝物混合)和0.1重量份抗氧劑(抗氧劑1010和抗氧劑168，兩者的質(zhì)量比為2 1) 依次加入到預熱至76°C的捏合機中，以每分鐘250轉的速度攪拌8min，得到塑料增強用麻纖維；所得塑料增強用麻纖維色澤淡黃，剛挺，容易分散到樹脂中不抱團。實施例6(1)將100重量份麻纖維(苧麻纖維和焦麻纖維混合)以上切斷至1 20mm，得到短切麻纖維；將短切麻纖維置于氫氧化鈉水溶液(質(zhì)量百分比濃度為6% )中浸泡并攪拌 12min后，用清水沖洗至pH 7.5,離心甩干水份，再浸泡在溫度為90°C的麻纖維處理劑(50 重量份六羥甲基三聚氰胺樹脂)水溶液(質(zhì)量百分比濃度為30% )中處理5min，待麻纖維吸盡麻纖維處理劑水溶液后，采用溫度150°C真空干燥至麻纖維質(zhì)量含水率小于1%，得到經(jīng)表面處理的短切麻纖維；(2)將經(jīng)表面處理的短切麻纖維、10重量份偶聯(lián)劑O重量份硅烷偶聯(lián)劑、5重量份鋁酸酯偶聯(lián)劑和3重量份稀土偶聯(lián)劑混合)、10重量份功能性聚烯烴O重量份茂金屬聚乙烯蠟、3重量份茂金屬聚丙烯、2重量份茂金屬聚烯烴和3重量份氧化茂金屬聚烯烴蠟)和 0.5重量份抗氧劑(抗氧劑1010和抗氧劑168，兩者的質(zhì)量比為2 1)依次加入到預熱至 72°C的捏合機中，以每分鐘280轉的速度攪拌7min，得到塑料增強用麻纖維；所得塑料增強用麻纖維色澤淡黃，剛挺，容易分散到樹脂中不抱團。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1. 一種塑料增強用麻纖維，其特征在于該塑料增強用麻纖維由以下按重量份計的組分組成短切麻纖維 100份麻纖維處理劑0.1 100份功能性聚烯烴 1 10份偶聯(lián)劑 0.1 10份 抗氧劑 0.1 0.5 份。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種塑料增強用麻纖維，其特征在于所述短切麻纖維為苧麻纖維、亞麻纖維、劍麻纖維、黃麻纖維和焦麻纖維中的一種以上。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種塑料增強用麻纖維，其特征在于所述麻纖維處理劑為尿素-甲醛樹脂預聚體、三羥甲基三聚氰胺樹脂或六羥甲基三聚氰胺樹脂。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種塑料增強用麻纖維，其特征在于所述功能性聚烯烴為茂金屬聚乙烯蠟、茂金屬聚丙烯、茂金屬聚烯烴、氧化茂金屬聚烯烴蠟和茂金屬聚烯烴蠟-馬來酸酐接枝物中的一種以上。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種塑料增強用麻纖維，其特征在于所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)齊 、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、異氰酸酯偶聯(lián)劑和稀土偶聯(lián)劑中的一種以上。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種塑料增強用麻纖維，其特征在于所述抗氧劑是抗氧劑 1010和抗氧劑168，兩者的質(zhì)量比為2 1。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種塑料增強用麻纖維的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟(1)將麻纖維切斷至1 20mm，得到短切麻纖維；將短切麻纖維置于氫氧化鈉水溶液中浸泡并攪拌1 20min后，用清水沖洗，甩干水份后晾干，再浸泡在溫度為80 90°C的麻纖維處理劑水溶液中5min 30min，待麻纖維吸盡麻纖維處理劑水溶液后烘干，得到經(jīng)表面處理的短切麻纖維；(2)將經(jīng)表面處理的短切麻纖維、偶聯(lián)劑、功能性聚烯烴和抗氧劑依次加入到預熱至 70 80°C的捏合機中，攪拌，得到塑料增強用麻纖維。
8.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于步驟(1)所述氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量百分比濃度為 10% ；所述麻纖維處理劑水溶液的質(zhì)量百分比濃度為10% 50% ； 所述甩干水份是采用離心方式甩干水分；所述晾干是晾至質(zhì)量含水率為8 15%。
9.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于步驟(1)所述烘干是采用真空干燥進行烘干，烘干溫度為90 150°C，烘干至質(zhì)量含水率小于；所述用清水沖洗為沖洗至 pH 7. 0 9. O0
10.根據(jù)權利要求7所述的制備方法，其特征在于步驟( 所述攪拌的時間為5 IOmin ；所述攪拌的速度為每分鐘50 300轉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種塑料增強用麻纖維及其制備方法。該麻纖維由以下按重量份計的組分組成短切麻纖維100份，麻纖維處理劑0.1～100份，功能性聚烯烴1～10份，偶聯(lián)劑0.1～10份和抗氧劑0.1～0.5份。該方法包括步驟將短切麻纖維切斷，置于氫氧化鈉水溶液中浸泡并攪拌，沖洗干凈，甩干水分，再浸泡在麻纖維處理劑水溶液中，烘干，得到經(jīng)表面處理的短切麻纖維；將短切麻纖維、偶聯(lián)劑、功能性聚烯烴和抗氧劑依次加入到預熱的捏合機中，攪拌得到塑料增強用麻纖維。本發(fā)明制備的短切麻纖維色澤好，剛性和耐熱性好，與塑料的相容性好，可用于制備高性能的短麻纖維\塑料復合材料，并在塑料基體中起到增強的作用。
文檔編號C08L23/00GK102232099SQ201080002952
公開日2011年11月2日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權日2010年5月12日
發(fā)明者廖宇濤, 李及珠, 董平, 郭修芹, 馬鐵軍 申請人:昆山博富新材料科技股份有限公司