专利名称：：芳纶纤维增强木塑复合材料及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种纤维增强木塑复合材料及其制备方法。
背景技术：
：木塑复合材料(WPC)可以利用废弃木质纤维材料和废旧塑料作为主要原料，绿色环保，可循环利用，成为解决天然及合成高分子材料废弃物资源化高效利用问题的重要途径而倍受关注。木塑复合材料中由于塑料的加入，增加了木材的表面硬度、尺寸稳定性、耐水性、耐腐蚀性，且一般不需要表面涂饰，符合未来经济发展的需要，其前途不可估量。正是由于木塑复合材料的众多优点，使得其市场增长的很快，特别是在建筑及汽车方面的应用。而另一方面，急速扩张的市场又为木塑复合材料更广泛的应用提出了更高的性能要求。比如，当其应用在结构和工程材料等领域，必须具有较高的综合力学性能尤其是冲击韧性。木塑复合材料在具有诸多优点的同时也存在缺点，其中较突出的缺点有韧性差和强度不高，尤其是很难获得同时具有高强度和高韧性的产品，使得现有的木塑复合材料普遍存在综合力学性能差的问题。因此，如何提高木塑复合材料的强度和韧性，成为木塑复合材料产业技术的关键，现有技术为此进行了广泛的研究，例如许多偶联剂(或相容剂)如马来酸酐接枝聚烯烃、硅垸、异氰酸酯等被用于提高木塑复合材料的拉伸和弯曲强度，但是木塑复合材料的冲击韧性没有得到改善甚至有所降低；丁苯橡胶(SBR)、SEBS、EPDM、EOR、EMA、EBAGMA、EPR-g-MA等热塑性弹性体的加入，木塑复合材料的冲击韧性或多或少得到了提高，但是其强度和模量往往降低；木塑复合材料的发泡技术能够显著提高其韧性和抗冲击性能，但发泡造成材料的刚性、强度和蠕变性能较差，严重限制了其应用；在木塑复合材料中添加玻璃纤维，能同时提高木塑复合材料的强度和韧性，但使用玻璃纤维在生产过程影响人身健康，且玻纤密度高达2.5g/cm3，不利于获得轻质高强产品，对挤出设备的磨损也十分严重。
发明内容本发明的目的是为了解决现有木塑复合材料综合力学性能差的问题，而提供了芳纶纤维增强木塑复合材料及其制备方法。本发明芳纶纤维增强木塑复合材料按照重量份数比由95~105份的热塑性塑料、50400份的木质纤维材料、0.758份的润滑剂、032份的增容剂和112份的接枝改性芳纶纤维制成。本发明芳纶纤维增强木塑复合材料的制备方法按照以下步骤进行一、按照重量份数比称取95-105份的热塑性塑料、50400份的木质纤维材料、0.758份的润滑剂、032份的增容剂和112份的接枝改性芳纶纤维；二、将步骤一称取的木质纤维材料加入到温度为105150°C、转速为4001800r/min的高速混合机中，直至木质纤维材料的含水率达到1~4%，然后再将步骤一称取的热塑性塑料、接枝改性芳纶纤维、增容剂和润滑剂置于高速混合机中混合510min，控制高速混合机的温度为100~120°C，高速混合机的转速为4001800r/min，高速混合机的温度降至406(TC时出料，即得到预混料；三、预混料通过单螺杆/平行双螺杆双阶挤出机组挤出成型或采用锥形双螺杆挤出机挤出成型，即得到芳纶纤维增强木塑复合材料。本发明中所述的接枝改性芳纶纤维的制作方法按照以下步骤进行a、将芳轮纤维置于索氏抽提器中先用乙醇提取1012h，再用蒸馏水提取1012h，然后将芳纶纤维置于真空环境中，在100120。C条件下干燥2.53.5h;其中所述的芳纶纤维为对位芳酰胺纤维或间位芳酰胺纤维，对位芳酰胺纤维为凯夫拉纤维(Kevlar)、特瓦纶纤维(Twaron)、特科诺拉纤维(Technora)或特纶纤维(Terlon);间位芳酰胺纤维为诺梅克斯纤维(Nomex)、康纳克斯纤维(Conex)或费奈隆纤维(Fenebn);b、在氮气保护下，将140-160mL的二甲基亚砜和0.50.7g氢化钠加入三口烧瓶，在2832。C的条件下搅拌2832min，然后将温度升至7074。C搅拌3842min，冷却至2832。C后，再向三口烧瓶中加入0.0240.026mol步骤一处理后的芳纶纤维，并搅拌反应812min;c、在氮气保护下，将步骤二处理后的芳纶纤维从三口烧瓶中滤出，移入另一个含有0.000250.00125mol接枝单体和140160rnL的二甲基亚砜的三口烧瓶中，在2832'C条件下反应210h，其中所述的接枝单体由接枝单体A和/或接枝单体B组成，其中，接枝单体A的结构式为CH2=CH—(CH2)n—Cl，接枝单体B的结构式为Cl—(CH2)n-Si(OCH3)3或Cl-(CH2)n—Si(OCH2CH3)3，接枝单体A的结构式和接枝单体B的结构式中的n-l、2、3或4;d、再将芳纶纤维用丙酮和蒸馏水交替清洗2~4次，丙酮和蒸馏水的清洗时间均为210min，然后再将芳纶纤维置于索氏抽提器中用丙酮提取1.8~2.2h，最后在室温下真空干燥2226h，即得到接枝改性芳纶纤维。本发明中热塑性塑料为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或其中几种的组合;木质纤维材料为木粉、竹粉、农作物秸秆粉、果壳粉中的一种或其中几种的组合，其中农作物秸秆粉中的农作物为玉米、黄豆、高梁或水稻；增容剂为马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐-苯乙烯嵌段共聚物、氯化聚乙烯、钛酸酯、异氰酸酯、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、乙烯基三(p-甲氧基乙氧基)硅垸、乙烯基三甲氧基硅垸、氨丙基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；润滑剂为硬脂酸、石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钠、硬脂酸锶、硬脂酸钙或硬脂酸锌。本发明的木塑复合材料加入了接枝改性芳纶纤维，利用了芳纶纤维具有优越的热稳定性、尺寸稳定性、低密度、高比强度、高比模量、强耐腐蚀性及化学惰性等优异特性，由于芳纶纤维表面光滑，用于木塑复合材料时难以与基质形成良好的界面结合，因而对芳纶纤维进行表面改性，在芳纶纤维表面同时接枝烯基和硅烷基，再应用到木塑复合材料中；本发明枝改性芳纶纤维表面接枝上的硅烷基水解后与木质纤维材料表面的羟基发生作用，烯基与热塑性塑料在高温剪切作用下发生自由基聚合反应，使接枝芳纶纤维、木质纤维材料和热塑性塑料之间形成共价键链接，成为有机整体，使热塑性塑料承受的应力可以有效地转移给接枝芳纶纤维，达到提高复合材料力学性能的目的，同时，木塑复合材料制作过程中，木质纤维材料在与接枝改性芳纶纤维高速混合及混炼的过程中摩擦产生大量的微纤丝，木纤维微纤丝与接枝芳纶纤维相互缠结在一起，进而木质纤维材料、接枝芳纶纤维和热塑性塑料之间形成一种特殊的三维空心的网状结构，木质纤维材料和热塑性塑料分子填充在三维结构中，因此在挤出成型过程中，这种三维网络结构在热塑性塑料基体材料中能形成十分坚固的骨7架，从而有效地阻止裂纹的产生和扩展，达到提高复合材料综合力学性能的目的。本发明的制作工艺简单，且本发明的芳纶纤维增强木塑复合材料综合力学性能好，拉伸强度为16.4731.05MPa，拉伸弹性模为3.44.71Gpa，弯曲强度为31.6-71.26MPa，弯曲弹性模2.955.07Gpa，冲击强度为5.1~13.64kJ/m2，本发明的芳纶纤维增强木塑复合材料同时具有高强度和高韧性。本发明的芳纶纤维增强木塑复合材料的生产过程中产生的工艺废料可全部回收再利用，无环境污染，是典型的绿色环保材料。由于芳纶纤维增强木塑复合材料的力学性能较普通木塑复合材料显著提高，用于传统的木塑复合桐，斗制品可获得高质量的产品，既可用于轻型结构替代较笨重的老产品(如栈道、栏杆、桌椅等)，降低成本，提高效益；又适于结'构和工程用材等对于性能要求较高的高附加值产品(如门窗框、梁、柱等)，本发明的芳纶纤维增强木塑复合材料拓展了木塑复合材料的应用领域，提高了经济效益。具体实施例方式本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一本实施方式芳纶纤维增强木塑复合材料按照重量份数比由95-105份的热塑性塑料、50400份的木质纤维材料、0.758份的润滑剂、032份的增容剂和112份的接枝改性芳纶纤维制成。具体实施方式二本实施方式与具体实施方式一不同的是芳纶纤维增强木塑复合材料按照重量份数比由97-102份的热塑性塑料、120300份的木质纤维材料、35份的润滑剂、1223份的增容剂和410份的接枝改性芳纶纤维制成。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一不同的是芳纶纤维增强木塑复合材料按照重量份数比由IOO份的热塑性塑料、200份的木质纤维材料、4份的润滑剂、20份的增容剂和6份的接枝改性芳纶纤维制成。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一不同的是芳纶纤维增强木塑复合材料按照重量份数比由105份的热塑性塑嵙、250份的木质纤维材料、6份的润滑剂、10份的增容剂和3份的接枝改性芳纶纤维制成。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一不同的是芳纶纤维增强木塑复合材料按照重量份数比由95份的热塑性塑料、50份的木质纤维材料、0.75份的润滑剂、32份的增容剂和12份的接枝改性芳纶纤维制成。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式一或二不同的是热塑性塑料为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或其中几种的组合。其它与具体实施方式一或二相同。本实施方式中热塑性塑料为混合物时，各种热塑性塑料间可按任意比混合。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式六不同的是木质纤维材料为木粉、竹粉、农作物秸秆粉、果壳粉中的一种或其中几种的组合，其中农作物秸秆粉中的农作物为玉米、黄豆、高粱或水稻。其它与具体实施方式六相同。本实施方式中木质纤维材料为混合物时，各种木质纤维材料间可按任意比混合。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式一、二或七不同的是增容剂为马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐-苯乙烯嵌段共聚物、氯化聚乙烯、钛酸酯、异氰酸酯、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧垸、乙烯基三(P-甲氧基乙氧基)硅垸、乙烯基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。其它与具体实施方式一、二或七相同。具体实施方式九本实施方式与具体实施方式八不同的是润滑剂为硬脂酸、石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钠、硬脂酸锶、硬脂酸钙或硬脂酸锌。其它与具体实施方式八相同。具体实施方式十本实施方式与具体实施方式一、二、七或九不同的是接枝改性芳纶纤维由下述步骤制备的一、将芳纶纤维置于索氏抽提器中用乙醇提取1012h，再用蒸馏水提取1012h，然后将芳纶纤维置于真空环境中，在10012(TC条件下干燥2.53.5h;其中，芳纶纤维为对位芳酰胺纤维或间位芳酰胺纤维；二、在氮气保护下，将140160mL的二甲基亚砜和0.5~0.7g氢化钠加入三口烧瓶，在2832。C的条件下搅拌2832min，然后将温度升至70-74。C搅拌38~42min，冷却至28~32°C后，再向三口烧瓶中加入0.0240.026mol步骤一处理后的芳纶纤维，并搅拌反应812min;三、在氮气保护下，将步骤二处理后的芳纶纤维从三口烧瓶中滤出，移入另一个含有0.000250.00125mol接枝单体和140~160mL的二甲基亚砜的三口烧瓶中，在2832'C条件下反应210h;四、再将芳纶纤维用丙酮和蒸馏水交替清洗24次，丙酮和蒸馏水的清洗时间均为210min，然后再将芳纶纤维置于索氏抽提器中用丙酮提取1.8-2.2h,最后在室温下真空干燥22~26h，即得到接枝改性芳纶纤维。其它与具体实施方式一、二、七或九相同。具体实施方式十一本实施方式与具体实施方式十不同的是步骤一中的对位芳酰胺纤维为凯夫拉纤维(Kevlar)、特瓦纶纤维(Twaron)、特科诺拉纤维(Technom)或特纶纤维(Terlon);间位芳酰胺纤维为诺梅克斯纤维(Nomex)、康纳克斯纤维(Conex)或费奈隆纤维(Fenelon)。其它步骤及参数与具体实施方式十相同。具体实施方式十二本实施方式与具体实施方式十不同的是步骤二中的接枝单体由接枝单体A和/或接枝单体B组成，其中，接枝单体A的结构式为CH2=CH—(CH2)n—Cl，接枝单体B的结构式为Cl—(CH2)n—Si(OCH3)3或CI—(CH2)n—Si(OCH2CH3)3，接枝单体A的结构式和接枝单体B的结构式中的n=l、2、3或4。其它步骤及参数与具体实施方式十相同。具体实施方式十三本实施方式芳纶纤维增强木塑复合材料的制备方法按照以下步骤进行一、按照重量份数比称取9510'5份的热塑性塑料、50400份的木质纤维材料、0.758份的润滑剂、032份的增容剂和112份的接枝改性芳纶纤维；二、将步骤一称取的木质纤维材料加入到温度为105150°C、转速为4001800r/min的高速混合机中，直至木质纤维材料的含水率达到14%，然后再将步骤一称取的热塑性塑料、接枝改性芳纶纤维、增容剂和润滑剂置于高速混合机中混合510min，控制高速混合机的温度为100~120°C，高速混合机的转速为4001800r/min，高速混合机的温度降至406(TC时出料，即得到预混料；三、预混料通过单螺杆/平行双螺杆双阶挤出机组挤出成型或采用锥形双螺杆挤出机挤出成型，即得到芳纶纤维增强木塑复合材料。本实施方式步骤三中的预混料通过单螺杆/平行双螺杆双阶挤出机组挤出成型的方法记载于申请号200810064352.8的专利上。具体实施方式十四本实施方式与具体实施方式十三不同的是步骤一中的热塑性塑料为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或其中几种的组合；木质纤维材料为木粉、竹粉、农作物秸秆粉、果壳粉中的一种或其中几种的组合，其中农作物秸秆粉中的农作物为玉米、黄豆、高粱或水稻；具体实施方式十五本实施方式与具体实施方式十三或十四不同的是步骤一中的增容剂为马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐-苯乙烯嵌段共聚物、氯化聚乙烯、钛酸酯、异氰酸酯、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧垸、乙烯基三((3-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。其它步骤及参数与具体实施方式十三或十四相同。具体实施方式十六本实施方式与具体实施方式十五不同的是步骤一中的润滑剂为硬脂酸、石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钠、硬脂酸锶、硬脂酸钙或硬脂酸锌。其它步骤及参数与具体实施方式十五相同。具体实施方式十七本实施方式与具体实施方式十三、十四或十六不同的是步骤一中按照重量份数比称取97~102份的热塑性塑料、120300份的木质纤维材料、35份的润滑剂、1223份的增容剂和410份的接枝改性芳纶纤维。其它步骤及参数与具体实施方式十三、十四或十六相同。具体实施方式十八本实施方式与具体实施方式十三、十四或十六不同的是步骤一中按照重量份数比称取100份的热塑性塑料、200份的木质纤维材料、4份的润滑剂、20份的增容剂和6份的接枝改性芳纶纤维。其它步骤与具体实施方式十二或十三相同。具体实施方式十九本实施方式与具体实施方式十三、十四或十六不同的是步骤一中按照重量份数比称取105份的热塑性塑料、250份的木质纤维材料、6份的润滑剂、10份的增容剂和3份的接枝改性芳纶纤维。其它步骤与具体实施方式十三、十四或十六相同。具体实施方式二十本实施方式与具体实施方式十三、十四或十六不同的是步骤一中按照重量份数比称取95份的热塑性塑料、50份的木质纤维^"料、0.75份的润滑剂、32份的增容剂和12份的接枝改性芳纶纤维。其它步骤与具体实施方式十三、十四或十六相同。具体实施方式二十一本实施方式与具体实施方式十七不同的是步骤一中接枝改性芳纶纤维的制作方法按照以下步骤进行a、将芳纶纤维置于索氏抽提器中用乙醇提取1012h，再用蒸馏水提取1012h，然后将芳纶纤维置于真空环境中，在100~1201:条件下干燥2.5~3.511;其中所述的芳纶纤维为对位芳酰胺纤维或间位芳酰胺纤维，对位芳酰胺纤维为凯夫拉纤维、特瓦纶纤维、特科诺拉纤维或特纶纤维；间位芳酰胺纤维为诺梅克斯纤维、康纳克斯纤维或费奈隆纤维；b、在氮气保护下，将140160mL的二甲基亚砜和0.5~0.7g氢化钠加入三口烧瓶，在2832r的条件下搅拌2832min，然后将温度升至7074。C搅拌3842min，冷却至2832。C后，再向三口烧瓶中加入0.024~0.026mol步骤一处理后的芳纶纤维，并搅拌反应8-12min;ci、在氮气保护下，将步骤二处理后的芳纶纤维从三口烧瓶中滤出，移入另一个含有0.000250.00125mol接枝单体和140~160mL的二甲基亚砜的三口烧瓶中，在2832t:条件下反应210h，其中所述的接枝单体由接枝单体A和/或接枝单体B组成，其中，接枝单体A的结构式为CH2=CH—(CH2)n—Cl，接枝单体B的结构式为Cl一(CH2)n—Si(OCH3)3或CI—(CH2)n—Si(OCH2CH3)3，接枝单体A的结构式和接枝单体B的结构式中的n-l、2、3或4;d、再将芳纶纤维用丙酮和蒸馏水交替清洗24次，丙酮和蒸馏水的清洗时间均为210min，然后再将芳纶纤维置于索氏抽提器中用丙酮提取1.8~2.2h，最后在室温下真空干燥22~26h，即得到接枝改性芳纶纤维。其它步骤与具体实施方式十七相同。具体实施方式二十二本实施方式与具体实施方式十三、十四、十六或二十一不同的是步骤三中预混料通过单螺杆/平行双螺杆双阶挤出机组出成型过程中，双螺杆转速为40r/min，温度从进料区至出料口采用先升后降设置，温度范围175140°C;单螺杆转速16r/min，温度从进料口至模具前端采用升温设置，范围150175°C;模具温度170175°C，模具末端通冷却水。其它步骤与具体实施方式十三、十四、十六或二十一相同。具体实施方式二十三本实施方式与具体实施方式二十二不同的是步骤三中预混料采用锥形双螺杆挤出机成型过程中，机筒加热温度为130185°C,模口温度为155190°C,螺杆转速为2060r/min。其它步骤与具体实施方式二十二相同。具体实施方式二十四本实施方式芳纶纤维增强木塑复合材料的制备方法按照以下步骤进行一、按照重量份数比称取97402份的热塑性塑料、120300份的木质纤维材料、35份的润滑剂、1223份的增容剂和410份的接枝改性芳纶纤维；二、将步骤一称取的木质纤维材料加入到温度为11513(TC、转速为8001200r/min的高速混合机中，直至木质纤维材料的含水率达到23%，然后再将步骤一称取的热塑性塑料、接枝改性芳纶纤维、增容剂和润滑剂置于高速混合机中混合7-8min，控制高速混合机的温度为105~115°C，高速混合机的转速为8001200r/min，高速混合机的温度降至4555。C时出料，即得到预混料；三、预混料通过单螺杆/平行双螺杆双阶挤出机组挤出成型或采用锥形双螺杆挤出机挤出成型，即得到芳纶纤维增强木塑复合材料。'本实施方式步骤一中的热塑性塑料为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或其中几种的组合，其中热塑性塑料为混合物时，各种热塑性塑料间可按任意比混合；木质纤维材料为木粉、竹粉、农作物秸秆粉、果壳粉中的一种或其中几种的组合，其中木质纤维材料为混合物时，各种木质纤维材料间可按任意比混合，农作物秸秆粉中的农作物为玉米、黄豆、高粱或水稻；增容剂为马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐-苯乙烯嵌段共聚物、氯化聚乙烯、钛酸酯、异氰酸酯、六甲基二硅氮垸、六甲基二硅氧垸、乙烯基三(P-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅垸；润滑剂为硬脂酸、石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钠、硬脂酸锶、硬脂酸钙或硬脂酸锌。本实施方式步骤一中的接枝改性芳纶纤维的制作方法按照以下步骤进行a、将芳纶纤维置于索氏抽提器中用乙醇提取10.511.5h，再用蒸馏水提取10.511.5h，然后将芳纶纤维置于真空环境中，在105115。C条件下干燥132.63.4h;其中所述的芳纶纤维为对位芳酰胺纤维或间位芳酰胺纤维，对位芳酰胺纤维为凯夫拉纤维(Kevlar)、特瓦纶纤维(Twaron)、特科诺拉纤维(Technora)或特纶纤维(Terlon);间位芳酰胺纤维为诺梅克斯纤维(Nomex)、康纳克斯纤维(Conex)或费奈隆纤维(Fenelon);b、在氮气保护下，将145155mL的二甲基亚砜和0.55~0.65g氢化钠加入三口烧瓶，在293rC的条件下搅拌2931min，然后将温度升至7173。C搅拌3941min，冷却至293rC后，再向三口烧瓶中加入0.02450.0255mol步骤一处理后的芳纶纤维，并搅拌反应9-llmin;c、在氮气保护下，将步骤二处理后的芳纶纤维从三口烧瓶中滤出，移入另一个含有0.00050.001mol接枝单体和145~155mL的二甲基亚砜的三口烧瓶中，在293rC条件下反应48h，其中所述的接枝单体由接枝单体A和/或接枝单体B组成，其中，接枝单体A的结构式为CH2=CH—(CH2)n—Cl，接枝单体B的结构式为Cl—(CH2)n—Si(OCH3)3或Cl—(CH2)n—Si(OCH2CH3)3，接枝单体A的结构式和接枝单体B的结构式中的r^1、2、3或4;d、再将芳纶纤维用丙酮和蒸馏水交替清洗3次，丙酮和蒸馏水的清洗时间均为48min，然后再将芳纶纤维置于索氏抽提器中用丙酮提取1.9~2.1h,最后在室温下真空干燥2325h，即得到接枝改性芳纶纤维。具体实施方式二十五本实施方式纶纤维增强木塑复合材料的制备方法按照以下步骤进行一、按照重量份数比称取100份的热塑性塑料、200份的木质纤维材料、4份的润滑剂、18份的增容剂和6份的接枝改性芳纶纤维；二、将步骤一称取的木质纤维材料加入到温度为120°C、转速为900r/min的高速混合机中，直至木质纤维材料的含水率达到2%，然后再将步骤一称取的热塑性塑料、接枝改性芳纶纤维、增容剂和润滑剂置于高速混合机中混合8min，控制高速混合机的温度为100°C，高速混合机的转速为1000r/min，高速混合机的温度降至50。C时出料，即得到预混料；三、预混料通过单螺杆/平行双螺杆双阶挤出机组挤出成型或采用锥形双螺杆挤出机挤出成型，即得到芳纶纤维增强木塑复合材料。本实施方式步骤一中的热塑性塑料为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或其中几种的组合，其中热塑性塑料为混合物时，各种热塑性塑料间可按任意比混合；木质纤维材料为木粉、竹粉、农作物秸秆粉、果壳粉中的一种或其中几种的组合，其中木质纤维材料为混合物时，各种木质纤维材料间可按任意比混合，农作物秸秆粉中的农作物为玉米、黄豆、高粱或水稻；增容剂为马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐-苯乙烯嵌段共聚物、氯化聚乙烯、钛酸酯、异氰酸酯、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、乙烯基三((3-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；润滑剂为硬脂酸、石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钠、硬脂酸锶、硬脂酸钙或硬脂酸锌。本实施方式步骤一中的接枝改性芳纶纤维的制作方法按照以下步骤进行a、将芳纶纤维置于索氏抽提器中用乙醇提取12h，再用蒸馏水提取12h，然后将芳纶纤维置于真空环境中，在IO(TC条件下干燥3h;其中所述的芳纶纤维为对位芳酰胺纤维或间位芳酰胺纤维，对位芳酰胺纤维为凯夫拉纤维(Kevlar)、特瓦纶纤维(Twaron)、特科诺拉纤维(Technom)或特纶纤维(Terlon);间位芳酰胺纤维为诺梅克斯纤维(Nomex)、康纳克斯纤维(Conex)或费奈隆纤维(Fenelon);b、在氮气保护下，将150mL的二甲基亚砜和0.6g氢化钠加入三口烧瓶，在30'C的条件下搅拌30min，然后将温度升至72'C搅拌40min，冷却至3(TC后，再向三口烧瓶中加入0.025mol步骤"处理后的芳纶纤维，并搅拌反应10min;c、在氮气保护下，将步骤二处理后的芳纶纤维从三口烧瓶中滤出，移入另一个含有0.0008mol接枝单体和150mL的二甲基亚砜的三口烧瓶中，在3(TC条件下反应6h，其中所述的接枝单体由接枝单体A和/或接枝单体B组成，其中，接枝单体A的结构式为CH2=CH—(CH2)n—Cl，接枝单体B的结构式为Cl—(CH2)n—Si(OCH3)3或Cl—(CH2)n—Si(OCH2CH3)3，接枝单体A的结构式和接枝单体B的结构式中的n-l、2、3或4;d、再将芳纶纤维用丙酮和蒸馏水交替清洗3次，丙酮和蒸馏水的清洗时间均为6min，然后再将芳纶纤维置于索氏抽提器中用丙酮提取2h，最后在室温下真空干燥24h，即得到接枝改性芳纶纤维。本实施方式步骤三中所述的预混料通过单螺杆/平行双螺杆双阶挤出机组出成型过程中，双螺杆转速为40r/min，温度从进料区至出料口采用先升后降设置，温度范围175140°C;单螺杆转速16r/min，温度从进料口至模具前端采用升温设置，范围150175";模具温度170175X:，模具末端通冷却水。本实施方式步骤三中所述的预混料采用锥形双螺杆挤出机成型过程中，机筒加热温度为130185°C，模口温度为155190°C，螺杆转速为2060r/min。具体实施方式二十六本实施方式与具体实施方式二十五不同的是步骤一中按照重量份数比称取40份的聚乙烯、59份的木粉、l份的接枝改性芳纶纤维和l份的石蜡。其它步骤及参数与具体实施方式二十五相同。本实施方式中的木粉采用的是4070目杨木粉。具体实施方式二十七本实施方式与具体实施方式二十五不同的是步骤一中按照重量份数比称取40份的聚乙烯、58份的木粉、2份的接枝改性芳纶纤维和l份的石蜡。其它步骤及参数与具体实施方式二十五相同。本实施方式中的木粉采用的是4070目杨木粉。具体实施方式二十八本实施方式与具体实施方式二十五不同的是步骤一中按照重量份数比称取40份的聚乙烯、57份的木粉、3份的接枝改性芳纶纤维和1份的石蜡。其它步骤及参数与具体实施方式二十五相同。本实施方式中的木粉采用的是4070目杨木粉。采用未加入接枝改性芳纶纤维的方法制作得到木塑复合材料与具体实施方式二十六具体实施方式二十七具体实施方式二十八制作得到芳纶纤维增强木塑复合材料的力学测试结果的对比表如表1所示，其中所述的采用未加入接枝改性芳纶纤维的方法与具体实施方式二十五不同的是步骤一中按照重量份数比称取40份的聚乙烯、60份的木粉和l份的石蜡，其它步骤及参数与具体实施方式二十五相同。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>从表1中的数据可以看出，本发明的芳纶纤维增强木塑复合材料的料综合力学性能好，本发明的中接枝改性芳纶纤维对木塑复合材料综合力学性能的提高具有显著的作用。具体实施方式二十九本实施方式与具体实施方式二十五不同的是步骤一中按照重量份数比称取40份的聚乙烯、58份的木粉、2份的接枝改性芳纶纤维和1份的石蜡。其它步骤及参数与具体实施方式二十五相同。-具体实施方式三十本实施方式与具体实施方式二十五不同的是步骤一中按照重量份数比称取40份的聚乙烯、58份的木粉、2份的接枝改性芳纶纤维、4份的增溶剂和1份的石蜡。其它步骤及参数与具体实施方式二十五相同。本实施方式增容剂为马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐-苯乙烯嵌段共聚物、氯化聚乙烯、钛酸酯、异氰酸酯、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、乙烯基三(p-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅垸、氨丙基三乙氧基硅垸或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。采用未加入接枝改性芳纶纤维的方法制作得到木塑复合材料与具体实施方式二十九具体实施方式三十制作得到芳纶纤维增强木塑复合材料的力学测试结果的对比表如表2所示，其中所述的采用未加入接枝改性芳纶纤维的方法与具体实施方式二十五不同的是步骤一中按照重量份数比称取40份的聚乙烯、60份的木粉、4份的增溶剂和l份的石蜡，其它步骤及参数与具体实施方式二十五相同。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>从表2中的数据可以看出，本发明的芳纶纤维增强木塑复合材料的料综合力学性能好，本发明的中接枝改性芳纶纤维对木塑复合材料综合力学性能的提高具有显著的作用。权利要求1、芳纶纤维增强木塑复合材料，其特征在于芳纶纤维增强木塑复合材料按照重量份数比由95～105份的热塑性塑料、50～400份的木质纤维材料、0.75～8份的润滑剂、0～32份的增容剂和1～12份的接枝改性芳纶纤维制成。2、根据权利要求1所述的夷纶纤维增强木塑复合材料，其特征在于热塑性塑料为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或其中几种的组合。3、根据权利要求1或2所述的芳纶纤维增强木塑复合材料，其特征在于木质纤维材料为木粉、竹粉、农作物秸秆粉、果壳粉中的一种或其中几种的乡且合，>中农作物秸秆粉中的农作物为玉米、黄豆、高粱或水稻。4、根据权利要求3所述的芳纶纤维增强木塑复合材料，其特征在增容齐IJ为马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐-苯乙烯嵌段共聚物、氯化聚乙烯、钛酸酯、异氰酸酯、六甲基二硅氮垸、六甲基二硅氧烷、乙烯基三((3-甲氧基乙氧基)硅病、乙烯基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅垸；润滑剂为硬脂酸、石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钠、硬脂酸锶、硬脂酸转或硬脂酸锌。5、根据权利要求l、2或4所述的芳纶纤维增强木塑复合材料，其特征在于接枝改性芳纶纤维是由下述步骤制备的一、将芳纶纤维置于索氏抽提器中先用乙醇提取1012h，再用蒸馏水提取1012h，然后将芳纶纤维置于真空环境中，在100120。C条件下干燥2.53.5h;其中，芳纶纤维为对位芳酰胺乡千维或间位芳酰胺纤维；二、在氮气保护下，将140160mL的二甲基亚砜和(X50.7g氢化钠加入三口烧瓶，在2832。C的条件下搅拌2832min，然后将温度升至7074。C搅拌3842min，冷却至2832。C后，再向三口烧瓶中加入0.0240.026mol步骤一处理后的芳纶纤维，并搅拌反应812min;三、在氮气保护下，将步骤二处理后的芳纶纤维从三口烧瓶中滤出，移入另一个含有0.000250.00125mol接枝单体和140~160mL的二甲基亚砜的三口烧瓶中，在2832。C条件下反应210h;四、再将芳纶纤维用丙酮和蒸馏水交替清洗24次，丙酮和蒸馏水的清洗时间均为210min，然后再将芳纶纤维置于索氏抽提器中用丙酮提取1.82.2h，最后在室温下真空干燥22~26h，即得到接枝改性芳纶纤维。6、根据权利要求5所述的芳纶纤维增强木塑复合材料，其特征在于步骤一中的对位芳酰胺纤维为凯夫拉纤维、特瓦纶纤维、特科诺拉纤维或特纶纤维；间位芳酰胺纤维为诺梅克斯纤维、康纳克斯纤维或费奈隆纤维。7、根据权利要求5所述的芳纶纤维增强木塑复合材料，其特征在于步骤二中的接枝单体由接枝单体A和/或接枝单体B组成，其中，接枝单体A的结构式为CH2=CH—(CH2)n—Cl，接枝单体B的结构式为Cl—(CH2)n—Si(OCH3)3或Cl—(CH2)n-Si(OCH2CH3)3，接枝单体A的结构式和接枝单体B的结构式中的n-l、2、3或4。8、芳纶纤维增强木塑复合材料的制备方法，其特征在于芳纶纤维增强木塑复合材料的制备方法按照以下步骤进行一、按照重量份数比称取95~105份的热塑性塑料、50400份的木质纤维材料、0.758份的润滑剂、032份的增容剂和112份的接枝改性芳纶纤维；二、.将步骤一称取的木质纤维材料加入到温度为105150°C、转速为4001800r/min的高速混合机中，直至木质纤维材料的含水率达到1~4%，然后再将步骤一称取的热塑性塑料、接枝改性芳纶纤维、增容剂和润滑剂置于高速混合机中混合510min,控制高速混合机的温度为100~120°C，高速混合机的转速为4001800r/min，高速混合机的温度降至4060。C时出料，即得到预混料；三、预混料通过单螺杆/平行双螺杆双阶挤出机组挤出成型或采用锥形双螺杆挤出机挤出成型，即得到芳纶纤维增强木塑复合材料。9、根据权利要求8所述的芳纶纤维增强木塑复合材料，其特征在于步骤一中的热塑性塑料为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、.聚氯乙烯中的一种或其中几种的组合；木质纤维材料为木粉、竹粉、农作物秸秆粉、果壳粉中的一种或其中几种的组合，其中农作物秸秆粉中的农作物为玉米、黄豆、高粱或水稻；增容剂为马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐-苯乙烯嵌段共聚物、氯化聚乙烯、钛酸酯、异氰酸酯、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷、乙烯基三(P-甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；润滑剂为硬脂酸、石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钠、硬脂酸锶、硬脂酸转或硬脂酸锌。10、根据权利要求8或9所述的芳纶纤维增强木塑复合材料，其特征在于步骤一中接枝改性芳纶纤维的制作方法按照以下步骤进行a、将芳纶纤维置于索氏抽提器中先用乙醇提取1012h，再用蒸馏水提取1012h，然后将芳纶纤维置于真空环境中，在10012(TC条件下干燥2.53.5h;其中所述的芳纶纤维为对位芳酰胺纤维或间位芳酰胺纤维，对位芳酰胺纤维为凯夫拉纤维、特瓦纶纤维、特科诺拉纤维或特纶纤维；间位芳酰胺纤维为诺梅克斯纤维、康纳克斯纤维或费奈隆纤维；b、在氮气保护下，将140-160mL的二甲基亚砜和0.5~0.7g氢化钠加入三口烧瓶，在2832。C的条件下搅拌2832min，然后将温度升至7074。C搅拌3842min，冷却至2832。C后，再向三口烧瓶中加入0.024~0.026mol步骤一处理后的芳纶纤维，并搅拌反应812min;c、在氮气保护下，将步骤二处理后的芳纶纤维从三口烧瓶中滤出，移入另一个含有0.000250.00125mol接枝单体和140~160mL的二甲基亚砜的三口烧瓶中，在2832"C条件下反应210h，其中所述的接枝单体由接枝单体A和/或接枝单体B组成，其中，接枝单体A的结构式为CH2=CH—(CH2)n—Cl，接枝单体B的结构式为Cl—(CH2)n—Si(OCH3)3或Cl—(CH2)n—Si(OCH2CH3)3，接枝单体A的结构式和接枝单体B的结构式中的i^1、2、3或4;d、再将芳纶纤维用丙酮和蒸馏水交替清洗2~4次，丙酮和蒸馏水的清洗时间均为210min，然后再将芳纶纤维置于索氏抽提器中用丙酮提取1.82.2h，最后在室温下真空干燥2226h，即得到接枝改性芳纶纤维。全文摘要芳纶纤维增强木塑复合材料及其制备方法，它涉及一种纤维增强木塑复合材料及其制备方法。本发明解决了现有木塑复合材料综合力学性能差的问题。本发明木塑复合材料由热塑性塑料、木质纤维材料、润滑剂、增容剂和接枝改性芳纶纤维制成。本发明的制作方法一、称取原料；二、制备预混料；三、预混料熔融挤出成型即得到芳纶纤维增强木塑复合材料。本发明利用改性芳纶纤维表面的碳碳双键和硅烷基与聚烯烃和木粉形成化学键，使得芳纶纤维与聚烯烃具有良好的相容性，有效地增强了复合材料的界面结合力，本发明的芳纶纤维增强木塑复合材料同时具有高强度和高韧性，综合力学性能好。本发明的方法可以用于结构工程材料等高性能木塑复合材料的生产。文档编号C08L97/02GK101629022SQ20091007268公开日2010年1月20日申请日期2009年8月14日优先权日2009年8月14日发明者欧荣贤,王清文,辉赵申请人:东北林业大学