[發明專利]一種交聯改性秸稈纖維/PP木塑復合材料的制備方法及所得產品

有效

• 申請號: 201810692562.5
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108727703B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 葛曷一;劉珊珊;陳娟;鄒玉;魏文秀
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L97/02;C08L5/08;C08L91/06;C08J3/24
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 賈波

本發明公開了一種交聯改性秸稈纖維/PP木塑復合材料的制備方法及所得產品，步驟為：以秸稈皮為原料，采用殼聚糖和KH560對秸稈進行改性，然后將改性得到的秸稈纖維與PP、潤滑劑和抗氧化劑混合均勻、擠出成型，得產品。本發明通過對秸稈纖維進行交聯預處理克服了秸稈纖維容易自行聚集、與聚合物基體相容性差的不足，提高了秸稈纖維和PP基體的相容性，提高了秸稈纖維和PP的界面性能，使秸稈纖維的摻加量可以達到40%，大大提高了秸稈纖維的回收利用率，為農作物秸稈纖維在木塑復合材料領用的應用找到了一條新的路徑。

技術領域

本發明涉及一種秸稈纖維增強的PP復合材料的制備方法及所得產品，具體涉及一種交聯改性秸稈纖維增強的PP木塑復合材料的制備方法及所得產品，屬于木塑復合材料技術領域。

背景技術

木塑板材是國內外近幾年蓬勃興起的一類新型復合材料，主要是以聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等熱塑性塑料和一定比例的木質纖維為主要原材料，再經擠壓、模壓、注射成型等加工工藝生產制得的板材或型材。木塑板材主要用于建材、家具、物流包裝等行業。然而，我國木材資源供應緊缺，因此尋找一種木材的替代品作為木塑板材的主要原料成為木塑板材的研究方向。

我國秸稈資源豐富，年產量高達7×10⁹ 噸，列世界第一位。農作物秸稈是一種寶貴的可再生資源，但是長期以來由于受消費觀念和生活方式的影響，我國農村秸稈資源完全處于高消耗、高污染、低產出的狀況，相當多的一部分農作物秸稈被棄置或者焚燒，沒有得到合理的開發利用。利用豐富的地域性原材料秸稈，研究開發出環境友好和可循環利用的木塑建筑材料、最大限度地替代木材、鋼材、水泥等材料是建材行業發展的重要方向之一。目前，利用秸稈制備的人造板材、裝飾板、復合墻板、秸稈磚、秸稈砌塊等在室內可用作民用家具、辦公家具、門、天花板、?斷墻等；在室外可以用作高保溫輕鋼秸稈房、各種建筑的高強保溫外墻和屋頂等，具有質輕、高強、利廢、保溫、隔熱、防火、隔音、綠色、節能、環保等特點。

由于農作物秸稈屬于植物纖維，其分子結構表面存在大量的羥基，會形成分子間氫鍵，使得秸稈纖維不易于在非極性的聚合物基體中分散，在木塑復合材料的制備過程中，秸稈纖維容易彼此相互聚集，甚至形成纖維團，引起應力集中，纖維與基體之間的界面結合情況差，造成材料的力學性能下降。因此，有效的改善聚合物基體和農作物秸稈纖維之間的界面結合是實現秸稈代替木材的關鍵。

為了解決秸稈纖維與聚合物基體之間的界面結合情況，采取的最常規的操作是對秸稈纖維進行預處理，預處理的方式有堿處理、表面修飾等。例如專利CN104448728A、專利CN104761818A分別公開了經過不同濃度的氫氧化鈉溶液處理過的秸稈纖維增強PBS和PP制備木塑復合材料的方法，堿處理能夠增加纖維表面的粗糙度，提高纖維與基體之間的嚙合作用，堿預處理后，塑料基體和纖維之間的機械結合能力得到提高，從而提高了木塑復合材料的加工性能和相關力學性能。但是，堿廢液后續處理不好容易造成水污染，環保性差。因此，研發一種既能保護秸稈纖維強度又能改善纖維與基體之間相容性的秸稈纖維/PP木塑復合材料的制備方法在本領域內具有重大的意義。

發明內容

針對秸稈纖維與聚合物基材料復合存在的不足，本發明提供了一種交聯改性秸稈纖維/PP木塑復合材料的制備方法及所得產品，該方法對秸稈纖維進行交聯改性，然后再與PP進行復合，避免了秸稈纖維的彼此聚集，提高了秸稈纖維和聚合物PP之間的界面相容性，保證了所得木塑復合材料的物理力學性能。

本發明選擇聚丙烯(PP)為聚合物基體，采用價格低廉的秸稈纖維代替木質纖維對其進行增強，制備木塑復合材料。聚丙烯(PP)是五大通用塑料之一，也是通用塑料中發展速度最快、產量最大、牌號最多、用途最廣的合成樹脂之一，被廣泛應用于工業中各個領域。PP原料來源豐富、價格便宜、易于成型加工，且具有密度小、力學性能優良、電絕緣性良好、介電常數較小、耐應力開裂和耐化學藥品等優點。此外，聚丙烯回收利用效率高，可加工性能好，為制造高強度、加工性能優良、綠色環保的木塑復合材料提供了基礎。