本發(fā)明涉及聚烯烴復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：聚烯烴是由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烴以及某些環(huán)烯烴單獨(dú)聚合或共聚合而得到的一類熱塑性樹脂的總稱，聚烯烴具有較好的綜合性能，絕緣性、耐腐蝕性好，在使用溫度內(nèi)具有良好的機(jī)械性能；但由于烯鍵具有較強(qiáng)的還原性，導(dǎo)致聚烯烴存在耐高溫性能差，耐磨性差，耐老化性能差等缺陷，因此，在某些特殊環(huán)境下，聚烯烴需要進(jìn)行耐高溫、耐老化性等增強(qiáng)改性處理后才能進(jìn)行應(yīng)用?，F(xiàn)今對(duì)聚烯烴的纖維增強(qiáng)改性主要采用玻璃纖維材料和碳纖維材料進(jìn)行改性處理，改性效果顯著，但玻璃纖維和碳纖維生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染大，嚴(yán)重限制了改性聚烯烴的應(yīng)用。玄武巖纖維是一種新出現(xiàn)的新型無機(jī)環(huán)保綠色高性能纖維材料，是未來我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的四大高性能纖維之一，它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后，通過紡絲工藝制備而成的。玄武巖連續(xù)纖維不僅穩(wěn)定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優(yōu)異性能，而且，玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢棄物少，對(duì)環(huán)境污染小，產(chǎn)品廢棄后可直接轉(zhuǎn)入生態(tài)環(huán)境中，無任何危害，因而是一種名副其實(shí)的綠色、環(huán)保材料。因此，采用無毒、無污染、來源廣泛、性能優(yōu)異、穩(wěn)定好的玄武巖纖維材料來替代玻璃纖維和碳纖維對(duì)聚烯烴材料進(jìn)行增強(qiáng)，從而得到的聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料是聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料發(fā)展的新方向。但由于玄武巖纖維為無機(jī)材料，而聚烯烴為高分子有機(jī)材料，兩者相容性極差，且玄武巖纖維自身結(jié)構(gòu)和性能穩(wěn)定，纖維表面光滑、表面活性位點(diǎn)少，造成玄武巖纖維在改性過程中更難以與聚烯烴材料進(jìn)行化學(xué)鍵合和機(jī)械鉚合，即玄武巖纖維在聚烯烴材料中是獨(dú)立存在，對(duì)聚烯烴材料增強(qiáng)效果不佳，聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料的性能較差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料性能差的缺陷，提供一種聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料及其制備方法；本發(fā)明選擇含有磷酸鋇的玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料，在偶聯(lián)劑和活化劑的作用下與聚烯烴進(jìn)行偶聯(lián)、鍵接、復(fù)合，從而得到玄武巖纖維與聚烯烴材料相容性更好的聚烯烴材料復(fù)合，玄武巖纖維對(duì)聚烯烴增強(qiáng)作用更好，使該復(fù)合材料性能更優(yōu)異，有利于聚烯烴復(fù)合材料在各個(gè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料，包括以下重量份原材料制備而成：1-25份的玄武巖纖維、75-99份的聚烯烴、1-3份的偶聯(lián)劑、10-25份的活化劑。上述一種聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料，其中所述的包括玄武巖短纖維、玄武巖長(zhǎng)纖維、玄武巖纖維棉中的一種。其中，所述的玄武巖纖維中含有磷酸鋇；磷酸鋇中含有磷酸根，磷酸根與有機(jī)基團(tuán)的鍵接能力強(qiáng)，能降低玄武巖纖維與有機(jī)材料的極性，增加與有機(jī)材料的相容性；優(yōu)選的，所述的玄武巖纖維含有質(zhì)量百分比0.1-2.0%的磷酸鋇；最優(yōu)選的，所述的玄武巖纖維含有質(zhì)量百分比0.3-0.8%的磷酸鋇。其中，所述的聚烯烴為聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一種。其中，所述的偶聯(lián)劑為甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。其中，所述的活化劑為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3-5%的次氯酸鹽；所述的無機(jī)酸為次氯酸鈉、次氯酸鉀、次氯酸鈣、次氯酸鋇中的一種或多種。其中，所述聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料，還包括助劑；所述助劑包括分散劑、抗菌劑、抗靜電劑、阻燃劑、抗老化劑、抗紫外線劑中的一種或多種；所述助劑的種類可根據(jù)聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料在不同應(yīng)用領(lǐng)域中要求進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整添加。優(yōu)選的，所述聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料，包括以下重量份原材料制備而成：5-15份的玄武巖纖維85-95份的聚烯烴、2-3份的偶聯(lián)劑、15-20份的活化劑。一種聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料，本發(fā)明復(fù)合材料選用含有與有機(jī)基體更容易鍵接的磷酸鋇的玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料，并在偶聯(lián)劑和活化劑的作用下，使聚烯烴材料與玄武巖纖維之間能形成雙鍵接結(jié)構(gòu)，鍵接力強(qiáng)，不易產(chǎn)生相分離，從而使玄武巖纖維與聚烯烴材料的相容性更好，玄武纖維對(duì)聚烯烴的增強(qiáng)作用顯著增加，所得到的復(fù)合材料的性能也顯著提高。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，進(jìn)一步的，本發(fā)明提供了一種聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）預(yù)處理：將玄武巖纖維用偶聯(lián)劑和活化劑進(jìn)行預(yù)處理得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與聚烯烴材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料。上述一種聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其中步驟1中預(yù)處理的溫度為50-70℃，溫度越高，反應(yīng)速度越快，但控制越困難，溫度越低，反應(yīng)速度越慢，反應(yīng)效果越差；優(yōu)選的，預(yù)處理溫度為60-65℃。上述一種聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其中步驟1中預(yù)處理的時(shí)間為20-40min，處理時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)玄武巖纖維表面處理效果越好，但過長(zhǎng)的處理時(shí)間造成處理過渡，玄武巖纖維性能顯著下降，不利于對(duì)聚烯烴的增強(qiáng)改性；優(yōu)選的，所述的預(yù)處理時(shí)間為25-30min。上述一種聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其中步驟2中的復(fù)合處理是指通過工藝手段將預(yù)處理玄武巖纖維與聚烯烴材料進(jìn)行化學(xué)鍵合，使玄武巖纖維與聚烯烴材料形成統(tǒng)一的整體的方法。一種聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，本發(fā)明制備方法先利用磷酸鋇在一定條件下能與有機(jī)基團(tuán)鍵接的原理，通過偶聯(lián)劑和活化劑的預(yù)處理，使玄武巖纖維表面活性增加，增加與聚烯烴的相容性，再通過復(fù)合處理，使玄武巖纖維與聚烯烴進(jìn)行復(fù)合增強(qiáng)得到性能更加優(yōu)異的聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料，本發(fā)明方法簡(jiǎn)單、方便，適合聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料的工業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：1、本發(fā)明增強(qiáng)復(fù)合材料選用含有與有機(jī)基體更容易鍵接的磷酸鋇的玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料，與聚烯烴的相容性好，鍵接力強(qiáng)，不易發(fā)生相分離，玄武纖維對(duì)聚烯烴的增強(qiáng)作用顯著增加，復(fù)合材料的性能顯著提高。2、本發(fā)明增強(qiáng)復(fù)合材料針對(duì)性選擇偶聯(lián)劑和活化劑，使玄武巖纖維與聚烯烴形成雙鍵接結(jié)構(gòu)，玄武巖纖維與聚烯烴之間的相互結(jié)合力更強(qiáng)，復(fù)合材料的性能更好。3、本發(fā)明制備方法，通過對(duì)玄武巖纖維的預(yù)處理，使玄武巖纖維表面活性增加，與聚烯烴的相容性增加，對(duì)聚烯烴復(fù)合材料的增強(qiáng)作用增加。具體實(shí)施方式下面結(jié)合試驗(yàn)例及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
發(fā)明內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1（1）預(yù)處理：將5重量份的含有0.3%磷酸鋇的玄武巖纖維用2重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和15重量份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的次氯酸鈉在60℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理25min得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與95重量份的聚乙烯材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料。實(shí)施例2（1）預(yù)處理：將15重量份的含有0.8%磷酸鋇的玄武巖纖維用3重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和20重量份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的次氯酸鉀在50℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理30min得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與85重量份的聚乙烯材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料。實(shí)施例3（1）預(yù)處理：將1重量份的含有2%磷酸鋇的玄武巖纖維用1重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和10重量份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的次氯酸鋇在65℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理20min得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與99重量份的聚乙烯材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料。實(shí)施例4（1）預(yù)處理：將25重量份的含有0.1%磷酸鋇的玄武巖纖維用3重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和25重量份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的次氯酸鈣在50℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理40min得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與75重量份的聚乙烯材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料。對(duì)比例1（1）預(yù)處理：將5重量份的玄武巖纖維用2重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和15重量份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的次氯酸鈉在60℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理25min得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與95重量份的聚乙烯材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料。對(duì)比例2（1）預(yù)處理：將5重量份的含有0.3%磷酸鋇的玄武巖纖維用2重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在60℃的溫度下進(jìn)行預(yù)處理25min得改性玄武巖纖維；（2）復(fù)合：將改性玄武巖纖維與95重量份的聚乙烯材料進(jìn)行復(fù)合處理，得到聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料。將上述實(shí)施例1-4和對(duì)比例1-3中所制備得到的聚乙烯增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，記錄數(shù)據(jù)如下：（聚乙烯：拉伸強(qiáng)度14.5MPa，沖擊強(qiáng)度6.8KJ/m2，最高使用溫度100℃）編號(hào)聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度（kJ/m2）聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度（MPa）聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料最高使用溫度（℃）實(shí)施例112.923.2125實(shí)施例212.023.3125實(shí)施例312.523.1125實(shí)施例412.722.9125對(duì)比例18.217.3115對(duì)比例29.117.8115對(duì)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，實(shí)施例1-4中采用本發(fā)明技術(shù)方案制備得到的聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料的缺口沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、最高使用溫度具有顯著提升；而對(duì)比例1制備方法中采用的玄武巖纖維不含有磷酸鋇，預(yù)處理后纖維表面活性點(diǎn)位少和活性基團(tuán)少，與聚烯烴材料相容性差，與聚烯烴材料的化學(xué)鍵合能力差，聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料性能顯著降低；對(duì)比例2制備方法中未使用活化劑進(jìn)行預(yù)處理，不能對(duì)玄武巖纖維表面的磷酸鋇進(jìn)行活化，與聚烯烴材料的化學(xué)鍵合能力變差，聚烯烴增強(qiáng)復(fù)合材料性能顯著降低。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3