[發明專利]一種長植物纖維改性增強的聚丙烯復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210329360.0
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114656719A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 王寬;曹坤;胡鵬;王益;胡益南;李文斌
• 申請（專利權）人: 寧波信泰機械有限公司
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L53/00;C08L1/02;C08L91/00;C08L51/06;C08L23/08;C08K5/134;C08K5/526;C08K5/20;D06M13/192;D06M101/06
• 代理公司: 寧波市鄞州盛飛專利代理事務所(特殊普通合伙) 33243
• 代理人: 王玲華

本發明屬于改性聚丙烯技術領域，具體涉及一種長植物纖維改性增強的聚丙烯復合材料及其制備方法和應用。本發明通過化學接枝反應，利用丁二酸酐在植物纖維表面引入羧基基團，在聚合物熔融共混過程中，纖維表面接枝的羧基基團與植物油中環氧基團發生反應，生成脂肪族長鏈，進而包覆在纖維表面，降低了植物纖維的親水性，增強了纖維與基體PP之間的界面相容性，提高了復合材料的力學性能。

技術領域

本發明屬于改性聚丙烯技術領域，具體涉及一種長植物纖維改性增強的聚丙烯復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，隨著全球汽車工業的持續發展和汽車數量的急速增長，汽車工業給社會帶來的能源、安全和環境等問題也日漸增多。汽車輕量化、低碳環保成為汽車工業實現可持續發展所急需解決的關鍵性問題。聚丙烯(PP)材料具有密度小，性價比高，耐熱性、剛性和耐化學腐蝕性優異，易于加工成型和回收等優點，成為汽車用高分子材料中最大的品種，當下改性PP為主的聚烯烴材料已經占到車用塑料使用量的60％以上。

植物纖維作為一種“綠色材料”，是自然界最為豐富的天然高分子材料，具有來源廣泛、環境友好、可降解、可再生、且符合可持續發展和價格低廉等優點，越來越受到人們的關注和重視，其應用前景也在不斷擴大。將天然植物纖維增強聚丙烯制備一種資源循環型的綠色環保復合材料，不僅能夠滿足汽車輕量化、節能、環保、可回收等要求，而且還可以提高廢棄植物纖維利用率，將其轉化為高附加值材料，契合了目前我國建設節約型和環境友好型社會的要求，具有較重要的社會意義和科學價值。

植物纖維增強聚丙烯綠色復合材料雖然具有質量輕、價格低、可生物降解、可循環利用、能耗低、環境污染小等特點，但是植物纖維表面含有大量的羥基和酚羥基等極性官能團，具有很強的親水性和化學極性，它與疏水性樹脂聚丙烯間界面相容性極差，影響纖維對樹脂的增強效果，進而降低了復合材料的力學性能，尤其是沖擊性能。中國專利申請文件CN104693606A、CN102585358A、CN102382374A等雖然都選用了極性單體作為相容劑或偶聯劑來改善植物纖維和聚丙烯間的相容性，但是三者之間并無直接的反應性官能團，僅能依靠范德華力在一定程度上提高植物纖維和聚丙烯間的相容性，對復合材料材料的力學性能提升不大。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中存在的不足，提供了一種低成本、高抗沖、高強度、高模量、質量輕的長植物纖維改性增強的聚丙烯復合材料。

本發明的上述目的通過如下方案方式實現：一種長植物纖維改性增強的聚丙烯復合材料，其特征在于，所述聚丙烯復合材料包括如下質量份數的原料：40-80份聚丙烯、5-20份丁二酸酐處理的長植物纖維、3-5份植物油、3-5份相容劑、5-15份增韌劑、0.5-1.5份潤滑劑和0.2-0.5份抗氧劑。

本發明通過化學接枝反應，利用丁二酸酐在植物纖維表面引入羧基基團，在聚合物熔融共混過程中，纖維表面接枝的羧基基團與環氧基團發生反應，生成脂肪族長鏈，進而包覆在纖維表面，降低了植物纖維的親水性，增強了纖維與基體PP之間的界面相容性，提高了復合材料的力學性能，其中丁二酸酐處理的長植物纖維添加較少的話，復合材料中纖維含量比較少，起不到高強度、高模量性能增加的作用；反之加的太多，會降低復合材料的沖擊性能。

作為優選，聚丙烯為熔融指數5～30g/10min的高抗沖嵌段共聚聚丙烯和均聚聚丙烯中的至少一種。

作為優選，所述相容劑為接枝率≥1的馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝POE中的至少一種。

作為優選，所述增韌劑為乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物中的一種或兩種組合。

作為優選，所述抗氧劑為質量比1:1的受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑的混合物。

作為優選，潤滑劑為乙撐雙硬脂酸酰胺。

進一步優選，抗氧劑為質量比1:1的巴斯夫1010和168。