本发明属于复合材料领域,特别涉及一种竹纤维/聚丙烯复合材料的制备方法。
背景技术:
汽车内饰作为车身系统的重要组成部件,有着广阔的市场前景。所谓的汽车内饰主要是指汽车内部所用到的汽车产品,涉及到汽车内部的方方面面,比如汽车车门内饰板、汽车坐垫,汽车脚垫等等都是汽车内饰产品。这部分零部件不光只有装饰作用,他们所涉及到的功能性、安全性、以及工程属性是非常丰富的。近年来,对于汽车内饰复合材料的研究是汽车内饰材料领域的研究重点。一般来说,汽车内饰材料以聚丙烯和/或聚酯以及天然纤维的复合为主,该复合材料在强度、韧性等性能方面都有很大的提升空间。
天然纤维主要包括有麻纤维、竹纤维、棉花、蚕丝、动物毛等,其中植物纤维在生产、生活中应用可谓涉及的方方面面。南方地区盛产毛竹,利用这一丰富资源,通过一些简单的处理,将竹纤维制备成复合材料并应用于汽车内饰领域,这将是一个很值得研究的方向。同时,这种因地制宜的做法,也能进一步的提高资源的利用率。
技术实现要素:
为解决上述问题本发明提供了一种竹纤维/聚丙烯复合材料的制备方法。
本发明的技术方案如下:
一种竹纤维/聚丙烯复合材料的制备方法,包括如下步骤:
1)竹纤维的酶处理:取去离子水用冰醋酸将溶液的ph调至4.5~5.5,倒入0.1-2重量份的半纤维素酶,混匀;称取80-150重量份竹纤维倒入上述溶液,在30-60℃下反应0.5-3h,取出干燥;
2)竹纤维硅烷偶联剂接枝处理:将竹纤维裁短;再称取2-10份的γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混入质量比为4:1的无水乙醇-去离子水溶液中,混合,放置2-4h;再冰醋酸将溶液的ph调至4.5~5.5;将竹纤维浸泡于溶液中,室温下浸置24-48h,不时进行搅拌;然后取出拧干,置于110-120℃恒温鼓风干燥箱中固化0.5-1.5h;固化完成后烘干;
3)竹纤维/聚丙烯复合材料制备:将烘干后的改性竹纤维80-150份与聚丙烯200-350份,在190-200℃的条件下利用密炼机进行密炼,使其混合均匀;随后再在60-70℃真空烘箱中干燥2-4h,即可获得竹纤维/聚丙烯复合材料。
进一步的改进,所述步骤1)中取出干燥,具体步骤为将竹纤维取出、拧干转移至60-70℃恒温鼓风干燥箱中干燥8-12h。
进一步的改进,所述步骤2)中竹纤维裁短为2mm~5mm。
进一步的改进,所述步骤2)中固化完成后在60-70℃恒温鼓风干燥箱中干燥8-12h。
本发明有益效果为:
本发明先将竹纤维进行半纤维素酶预处理,然后利用γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂作为竹纤维和聚丙烯之间的“桥梁”,提高了竹纤维/聚丙烯复合材料界面粘合性能。通过优化制备工艺过程,得到高强度、高韧性的竹纤维/聚丙烯复合材料。依据iso527-2-5a标准检测,本复合材料耐拉伸强度大于47mpa(见图1、图2)。
附图说明
图1竹纤维/聚丙烯复合材料拉伸强度数据。
图2竹纤维/聚丙烯复合材料拉伸特性曲线。
具体实施方式
实施例1
(1)竹纤维的酶处理:用烧杯量取300ml去离子水,然后用冰醋酸将溶液的ph调至4.5~5.5,倒入0.1份的半纤维素酶,磁力搅拌30min。称取80份竹纤维倒入上述溶液,并在30℃恒温烘箱中反应0.5h,待反应结束将竹纤维取出、拧干转移至60℃恒温鼓风干燥箱中干燥8h。
(2)竹纤维硅烷偶联剂接枝处理:将半纤维素酶处理后的竹纤维用剪刀剪成2mm~5mm的短纤维。另外再称取2份的γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混入质量比为4:1的无水乙醇/去离子水溶液中,轻轻搅拌均匀,放置2h;然后用冰醋酸将硅烷偶联剂溶液的ph调至4.5~5.5;将裁剪好的竹纤维浸泡于配置好的硅烷偶联剂溶液中,室温下浸置24h,不时进行搅拌;然后取出、拧干,置于110℃恒温鼓风干燥箱中固化0.5h;固化完成,将温度下调至60℃并干燥8h。
(3)竹纤维/聚丙烯复合材料制备:将烘干后的改性竹纤维80份与聚丙烯200份,在190℃的条件下利用密炼机进行密炼,使其混合均匀;随后再在60℃真空烘箱中干燥2h,即可获得竹纤维/聚丙烯复合材料。
实施例2
(1)竹纤维的酶处理:用烧杯量取350ml去离子水,然后用冰醋酸将溶液的ph调至4.5~5.5,倒入1份的半纤维素酶,磁力搅拌45min。称取120份竹纤维倒入上述溶液,并在45℃恒温烘箱中反应1.5h,待反应结束将竹纤维取出、拧干转移至65℃恒温鼓风干燥箱中干燥10h。
(2)竹纤维硅烷偶联剂接枝处理:将半纤维素酶处理后的竹纤维用剪刀剪成2mm~5mm的短纤维。另外再称取6份的γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混入质量比为4:1的无水乙醇/去离子水溶液中,轻轻搅拌均匀,放置3h;然后用冰醋酸将硅烷偶联剂溶液的ph调至4.5~5.5;将裁剪好的竹纤维浸泡于配置好的硅烷偶联剂溶液中,室温下浸置36h,不时进行搅拌;然后取出、拧干,置于115℃恒温鼓风干燥箱中固化1h;固化完成,将温度下调至65℃并干燥10h。
(3)竹纤维/聚丙烯复合材料制备:将烘干后的改性竹纤维120份与聚丙烯280份,在195℃的条件下利用密炼机进行密炼,使其混合均匀;随后再在65℃真空烘箱中干燥3h,即可获得竹纤维/聚丙烯复合材料。
实施例3
(1)竹纤维的酶处理:用烧杯量取400ml去离子水,然后用冰醋酸将溶液的ph调至4.5~5.5,倒入1份的半纤维素酶,磁力搅拌60min。称取150份竹纤维倒入上述溶液,并在60℃恒温烘箱中反应3h,待反应结束将竹纤维取出、拧干转移至70℃恒温鼓风干燥箱中干燥12h。
(2)竹纤维硅烷偶联剂接枝处理:将半纤维素酶处理后的竹纤维用剪刀剪成2mm~5mm的短纤维。另外再称取10份的γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷混入质量比为4:1的无水乙醇/去离子水溶液中,轻轻搅拌均匀,放置4h;然后用冰醋酸将硅烷偶联剂溶液的ph调至4.5~5.5;将裁剪好的竹纤维浸泡于配置好的硅烷偶联剂溶液中,室温下浸置48h,不时进行搅拌;然后取出、拧干,置于120℃恒温鼓风干燥箱中固化1.5h;固化完成,将温度下调至70℃并干燥12h。
(3)竹纤维/聚丙烯复合材料制备:将烘干后的改性竹纤维150份与聚丙烯350份,在200℃的条件下利用密炼机进行密炼,使其混合均匀;随后再在70℃真空烘箱中干燥4h,即可获得竹纤维/聚丙烯复合材料。