本發(fā)明涉及一種紙漿增強聚烯烴復合材料的制備方法。

背景技術：
隨著能源危機、石油資源的枯竭，如何高效利用聚烯烴這類不可再生且極難自然降解的資源已成為時代重要課題。目前，利用各種纖維增強聚烯烴是一大研究方向，常見的增強纖維有碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、天然纖維(如棉纖維、劍麻、農作物秸稈)等，其中天然纖維因其可再生性、生物可降解性、生物相容性及安全性具有獨特優(yōu)勢。研究發(fā)現隨著纖維尺寸的減小，長徑比的增大，纖維呈現出不同于普通纖維的性能。與普通木粉相比，紙漿纖維具有更高的長徑比，更高的強度，且化學組分可根據需求作調整，可作為優(yōu)良的聚烯烴增強材料。目前所報道的紙漿纖維/聚烯烴復合材料生產方法由于存在一些問題使得其不適于產業(yè)化，大多仍處于試驗階段?，F有紙漿增強聚烯烴復合材料采用熔融干混法存在如下缺點：(1)由于纖維素表面大量極性羥基的存在，紙漿干燥過程中極易發(fā)生團聚，團聚后的纖維與聚烯烴樹脂混合，制得的復合材料中形成孤島式效果，未能體現紙漿真正的增強效果；(2)干燥的紙漿堆積密度小，與樹脂間存在密度差異，不易均勻混合，且在喂料工序中很容易發(fā)生搭橋，造成喂料極困難，不利于生產的順利進行。濕態(tài)混合也存在一些不足：(3)濕態(tài)纖維直接進行雙螺桿混合，不易將水分徹底排出；(4)先制成板坯后干燥采用熱壓成型，不適用于擠出連續(xù)生產。

技術實現要素：
本發(fā)明是為了解決現有紙漿增強聚烯烴復合材料制備過程中纖維難分散、干態(tài)紙漿纖維喂料困難以及紙漿與聚烯烴樹脂結合強度差的問題，而提供一種紙漿增強聚烯烴復合材料的制備方法。本發(fā)明一種紙漿增強聚烯烴復合材料的制備方法是按以下步驟進行的：一、按重量份數稱取10～60份的紙漿、40～90份的聚烯烴、3～6份的馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯、1～3份的硬脂酸和1～3份的聚乙烯蠟；所述聚烯烴為聚烯烴樹脂粒料或聚烯烴纖維；二、將步驟一稱取的10～60份的紙漿、40～90份的聚烯烴、3～6份的馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯、1～3份的硬脂酸和1～3份的聚乙烯蠟混合，然后加水放入打漿機中打漿30min～90min后濾出得到混合物，將混合物剪碎成直徑為5mm～15mm的小團，得到剪碎的混合物；三、將步驟二得到的剪碎的混合物置于熱壓機中，在溫度為80℃～150℃和壓力為5MPa～10MPa的條件下熱壓4min～10min，得到厚度為2mm～5mm的片狀物，然后放入溫度為80℃的烘箱中干燥至厚度為2mm～5mm的片狀物的含水率低于3％，然后放入雙螺桿擠出機中熔融混合，冷卻后造粒，得到粒料；四、對步驟三得到的粒料進行加工成型，得到紙漿增強聚烯烴復合材料。有益效果：本發(fā)明以簡單便捷的方法均勻混合紙漿纖維和聚烯烴，消除孤島現象，制備出高性能復合材料；以一種簡單的方法解決干態(tài)紙漿纖維在常規(guī)擠出造粒過程中喂料困難的問題。同時減少水分含量，提高紙漿纖維與塑料基質的結合力，提高了復合材料的性能。本發(fā)明將制漿過程和復合材料生產結合在一起，在打漿的過程中將紙漿纖維與聚烯烴樹脂顆粒(或樹脂纖維)均勻參混，可根據需要調節(jié)叩解度以改變纖維的長徑比來制備不同性能的紙漿纖維/聚烯烴復合材。具體實施方式具體實施方式一：本實施方式紙漿增強聚烯烴復合材料的制備方法是按以下步驟進行的：一、按重量份數稱取10～60份的紙漿、40～90份的聚烯烴、3～6份的馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯、1～3份的硬脂酸和1～3份的聚乙烯蠟；所述聚烯烴為聚烯烴樹脂粒料或聚烯烴纖維；二、將步驟一稱取的10～60份的紙漿、40～90份的聚烯烴、3～6份的馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯、1～3份的硬脂酸和1～3份的聚乙烯蠟混合，然后加水放入打漿機中打漿30min～90min后濾出得到混合物，將混合物剪碎成直徑為5mm～15mm的小團，得到剪碎的混合物；三、將步驟二得到的剪碎的混合物置于熱壓機中，在溫度為80℃～150℃和壓力為5MPa～10MPa的條件下熱壓4min～10min，得到厚度為2mm～5mm的片狀物，然后放入溫度為80℃的烘箱中干燥至厚度為2mm～5mm的片狀物的含水率低于3％，然后放入雙螺桿擠出機中熔融混合，冷卻后造粒，得到粒料；四、對步驟三得到的粒料進行加工成型，得到紙漿增強聚烯烴復合材料。本實施方式中所述紙漿包括闊葉漿和針葉漿。本實施方式中剪碎的混合物經初步熱壓后，片狀的混合料密度遠遠大于纖維堆積密度，解決了干態(tài)紙漿纖維喂料的問題，適用于常規(guī)木塑復合材擠出生產設備。本實施方式在雙螺桿熔融共混前除去水分，提高了紙漿與聚烯烴樹脂的結合強度。具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：步驟一中按重量份數稱取50份的紙漿、50份的聚烯烴、3份的馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯、1份的硬脂酸和1份的聚乙烯蠟。其他與具體實施方式一相同。具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二不同的是：步驟一中按重量份數稱取40份的紙漿、60份的聚烯烴、3份的馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯、1份的硬脂酸和1份的聚乙烯蠟。其他與具體實施方式一或二相同。具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是：步驟一中按重量份數稱取20份的紙漿、80份的聚烯烴、3份的馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯、1份的硬脂酸和1份的聚乙烯蠟。其他與具體實施方式一至三之一相同。具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是：步驟二中加水放入打漿機中打漿60min后濾出得到混合物。其他與具體實施方式一至四之一相同。具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是：步驟二中將混合物剪碎成直徑為10mm的小團。其他與具體實施方式一至五之一相同。具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式一至六之一不同的是：步驟三中在溫度為80℃和壓力為10MPa的條件下熱壓5min。其他與具體實施方式一至六之一相同。具體實施方式八：本實施方式與具體實施方式一至七之一不同的是：步驟三中在溫度為105℃和壓力為10MPa的條件下熱壓5min。其他與具體實施方式一至七之一相同。具體實施方式九：本實施方式與具體實施方式一至八之一不同的是：步驟四中所述加工成型是將步驟三得到的粒料通過單螺桿擠出機進行擠出或通過模壓機進行模壓。其他與具體實施方式一至八之一相同。具體實施方式十：本實施方式與具體實施方式一至九之一不同的是：步驟四中所述加工成型是將步驟三得到的粒料再次放入雙螺桿擠出機中進行二次熔融混料，然后粉碎再通過單螺桿擠出機進行擠出或通過模壓機進行模壓。其他與具體實施方式一至九之一相同。本實施方式采用二次造粒的方式，進一步提高了紙漿在聚烯烴樹脂中的分散效果。通過以下實施例驗證本發(fā)明的有益效果：實施例一：一種紙漿增強聚烯烴復合材料的制備方法是按以下步驟進行的：一、稱取500g闊葉漿、500g粉狀高密度聚乙烯、30g馬來酸酐接枝聚乙烯、10g硬脂酸和10g聚乙烯蠟；二、將步驟一稱取的500g闊葉漿、500g粉狀高密度聚乙烯、30g馬來酸酐接枝聚乙烯、10g硬脂酸和10g聚乙烯蠟混合，然后加20L水放入打漿機中打漿60min后濾出得到混合物，將混合物剪碎成直徑為10mm的小團，得到剪碎的混合物；三、將步驟二得到的剪碎的混合物置于熱壓機中，在溫度為110℃和壓力為10MPa的條件下熱壓5min，得到厚度為2mm～5mm的片狀物，然后放入溫度為80℃的烘箱中干燥至厚度為2mm～5mm的片狀物的含水率低于3％，然后放入雙螺桿擠出機中熔融混合，冷卻后造粒，得到粒料；四、對步驟三得到的粒料通過單螺桿擠出機進行擠出，得到紙漿增強聚烯烴復合材料。濕態(tài)紙纖/高密度聚乙烯顆?；旌衔锝洺醪綗釅涸俑稍铮蓽p少塑料顆粒在干燥過程中的脫落；片狀混合物可進行直接喂料，不需要強制喂料。實施例二：一種紙漿增強聚烯烴復合材料的制備方法是按以下步驟進行的：一、稱取500g針葉漿、500g粉狀高密度聚乙烯、30g馬來酸酐接枝聚乙烯、10g硬脂酸和10g聚乙烯蠟；二、將步驟一稱取的500g針葉漿、500g粉狀高密度聚乙烯、30g馬來酸酐接枝聚乙烯、10g硬脂酸和10g聚乙烯蠟混合，然后加20L水放入打漿機中打漿60min后濾出得到混合物，將混合物剪碎成直徑為10mm的小團，得到剪碎的混合物；三、將步驟二得到的剪碎的混合物置于熱壓機中，在溫度為110℃和壓力為10MPa的條件下熱壓5min，得到厚度為2mm～5mm的片狀物，然后放入溫度為80℃的烘箱中干燥至厚度為2mm～5mm的片狀物的含水率低于3％，然后放入雙螺桿擠出機中熔融混合，冷卻后造粒，得到粒料；四、對步驟三得到的粒料通過單螺桿擠出機進行擠出，得到紙漿增強聚烯烴復合材料。本實施例采用長徑比更高的針葉漿能更好的形成網絡結構將塑料粉末固定于其中，在干燥過程中，較少的塑料顆粒脫落。實施例三：一種紙漿增強聚烯烴復合材料的制備方法是按以下步驟進行的：一、稱取100～400g紙漿、600～800g粉狀高密度聚乙烯、30g馬來酸酐接枝聚乙烯、10g硬脂酸和10g聚乙烯蠟；二、將步驟一稱取的100～400g紙漿、600～800g粉狀高密度聚乙烯、30g馬來酸酐接枝聚乙烯、10g硬脂酸和10g聚乙烯蠟混合，然后加20L水放入打漿機中打漿60min后濾出得到混合物，將混合物剪碎成直徑為10mm的小團，得到剪碎的混合物；三、將步驟二得到的剪碎的混合物置于熱壓機中，在溫度為110℃和壓力為10MPa的條件下熱壓5min，得到厚度為2mm～5mm的片狀物，然后放入溫度為80℃的烘箱中干燥至厚度為2mm～5mm的片狀物的含水率低于3％，然后放入雙螺桿擠出機中熔融混合，冷卻后造粒，得到粒料；四、對步驟三得到的粒料通過單螺桿擠出機進行擠出，得到紙漿增強聚烯烴復合材料。本實施例通過改變紙漿比例，可以制備不同纖維含量的紙纖/高密度聚乙烯復合材。實施例四：一種紙漿增強聚烯烴復合材料的制備方法是按以下步驟進行的：一、稱取500g紙漿、500g粉狀高密度聚乙烯、30g馬來酸酐接枝聚乙烯、10g硬脂酸、10g聚乙烯蠟和5～15gKH550硅烷偶聯劑；二、將步驟一稱取的500g紙漿、500g粉狀高密度聚乙烯、30g馬來酸酐接枝聚乙烯、10g硬脂酸和10g聚乙烯蠟混合，然后加20L水放入打漿機中打漿60min后濾出得到混合物，將混合物剪碎成直徑為10mm的小團，得到剪碎的混合物；三、將步驟二得到的剪碎的混合物置于熱壓機中，在溫度為105℃和壓力為10MPa的條件下熱壓5min，得到厚度為2mm～5mm的片狀物，然后放入溫度為80℃的烘箱中干燥至厚度為2mm～5mm的片狀物的含水率低于3％；然后將5～15gKH550硅烷偶聯劑溶于體積分數為95％的乙醇中制成質量分數為5％的溶液，然后將質量分數為5％的溶液噴灑于干燥的厚度為2mm～5mm的片狀物上后在溫度為103℃的條件下干燥至干燥的厚度為2mm～5mm的片狀物的含水率低于3％；然后放入雙螺桿擠出機中熔融混合，冷卻后造粒，得到粒料；四、對步驟三得到的粒料通過單螺桿擠出機進行擠出，得到紙漿增強聚烯烴復合材料。本實施例加入硅烷偶聯劑KH550，有利于改善紙漿纖維和樹脂間的界面結合；與實施例一相比，加入硅烷偶聯劑KH550后制得的紙漿纖維/高密度聚乙烯復合材強度提高15～40％。實施例五：一種紙漿增強聚烯烴復合材料的制備方法是按以下步驟進行的：一、稱取500g紙漿、500g的3～6mm的聚丙烯纖維、30g馬來酸酐接枝聚丙烯、10g硬脂酸和10g聚乙烯蠟；二、將步驟一稱取的500g紙漿、500g的3～6mm的聚丙烯纖維、30g馬來酸酐接枝聚丙烯、10g硬脂酸和10g聚乙烯蠟混合，然后加20L水放入打漿機中打漿60min后濾出得到混合物，將混合物剪碎成直徑為10mm的小團，得到剪碎的混合物；三、將步驟二得到的剪碎的混合物置于熱壓機中，在溫度為105℃和壓力為10MPa的條件下熱壓5min，得到厚度為2mm～5mm的片狀物，然后放入溫度為80℃的烘箱中干燥至厚度為2mm～5mm的片狀物的含水率低于3％；然后放入雙螺桿擠出機中熔融混合，冷卻后造粒，得到粒料；四、對步驟三得到的粒料通過單螺桿擠出機進行擠出，得到紙漿增強聚烯烴復合材料。本實施例采用樹脂纖維，其外觀形態(tài)及堆積密度與紙漿相近，利于打漿過程中均勻混合，且干燥過程中樹脂纖維能很好的固定于紙漿中，不會像塑料粉末從紙漿中脫離。實施例六：一種紙漿增強聚烯烴復合材料的制備方法是按以下步驟進行的：一、稱取500g闊葉漿或針葉漿、500g粉狀高密度聚乙烯、30g馬來酸酐接枝聚乙烯、10g硬脂酸和10g聚乙烯蠟；二、將步驟一稱取的500g闊葉漿、500g粉狀高密度聚乙烯、30g馬來酸酐接枝聚乙烯、10g硬脂酸和10g聚乙烯蠟混合，然后加20L水放入打漿機中打漿60min后濾出得到混合物，將混合物剪碎成直徑為10mm的小團，得到剪碎的混合物；三、將步驟二得到的剪碎的混合物置于熱壓機中，在溫度為110℃和壓力為10MPa的條件下熱壓5min，得到厚度為2mm～5mm的片狀物，然后放入溫度為80℃的烘箱中干燥至厚度為2mm～5mm的片狀物的含水率低于3％，然后放入雙螺桿擠出機中熔融混合，冷卻后造粒，得到粒料；四、將步驟三得到的粒料再次放入雙螺桿擠出機中進行二次熔融混料，然后粉碎再通過單螺桿擠出機進行擠出或通過模壓機進行模壓，得到紙漿增強聚烯烴復合材料。本實施例通過二次造粒的過程，提高纖維在塑料中的分散。