一種聚碳酸亞丙酯基復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，特別是涉及一種聚碳酸亞丙酯基復(fù)合材料的制備方 法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 聚碳酸亞丙酯的英文全稱為Poly propylene carbonate，英文縮寫為PPC，又稱為 聚甲基乙撐碳酸酯，它是以二氧化碳和環(huán)氧丙烷為原料合成的一種完全可降解的環(huán)保型塑 料。聚碳酸亞丙酯為淡黃色或白色或透明半固體或固體，易溶于丙酮、苯、氯仿、乙酸乙酯， 溶脹于丙酮和乙醇的合理比例溶液，不溶于水、醇及醚類溶劑。聚碳酸亞丙酯中C0 2含量大 概占 31 %~50%，是目前研究最深入也是最有工業(yè)化前景的二氧化碳共聚酯。C02的充分利 用不僅大大降低對上游原料一一石油的消耗，還對緩解環(huán)境污染中較為嚴(yán)重的問題一一 C02的排放而導(dǎo)致的"溫室效應(yīng)"有積極作用。聚碳酸亞丙酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低，常用于 制備低溫下使用的制品，可以應(yīng)用在肉制品(_80°C)保鮮膜、可降解泡沫材料、板材、一次性 餐具、一次性醫(yī)用、食品包裝材料等。PPC是非晶結(jié)構(gòu)，分子鏈柔性較大，鏈間相互作用力小， 因此機(jī)械性能較差，耐磨性能也很差，此外，PPC的耐熱穩(wěn)定性表現(xiàn)不佳，在熔融加工過程中 熱降解現(xiàn)象明顯，上述缺陷嚴(yán)重限制了其應(yīng)用范圍。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種聚碳酸亞丙酯基復(fù)合材料的制備方法，制備 出的復(fù)合材料具有很好的機(jī)械性能和耐磨性能，同時還具有較好的耐熱性能。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種聚碳酸亞丙酯基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0007] (1)將菠蘿纖維浸泡于氫氧化鈉溶液中3小時，取出后用醋酸溶液重復(fù)洗滌至中 性，置于烘箱中70°C下烘干至恒重，得到堿化菠蘿纖維，將碳化硼纖維于90°C下干燥5小時， 與堿化菠蘿纖維混紡成混合纖維備用；
[0008] (2)用甲酸將無水乙醇的ph值調(diào)節(jié)為4,混合均勻后加入偶聯(lián)劑，攪拌40分鐘得到 偶聯(lián)劑溶液，將步驟（1)得到的混合纖維浸泡于偶聯(lián)劑溶液中1小時，取出后用氨水重復(fù)洗 滌至中性，移至真空干燥箱中100°c下干燥4小時，得到改性纖維備用；
[0009] (3)將步驟(2)得到的改性纖維短切為4mm長的短纖維，將短纖維與聚碳酸亞丙酯 加入混合機(jī)中混合均勻，得到混合料，將混合料用單螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒，得到粒料， 將粒料用注射成型機(jī)注射成型，得到聚碳酸亞丙酯基復(fù)合材料。
[0010] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟(1)中，氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%。
[0011] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟(1)中，醋酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %。
[0012] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟(1)中，堿化菠蘿纖維、碳化硼纖維的重量比為2:3。
[0013] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟(2)中，偶聯(lián)劑溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%。
[0014] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟(2)中，偶聯(lián)劑為KH560。
[0015] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟(2)中，氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%。
[0016] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟(3)中，按重量份數(shù)計(jì)，聚碳酸亞丙酯60-70份，短纖維30-40份。
[0017] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟（3)中，單螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為180°C，機(jī)尾溫度為 165Γ。
[0018] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟（3)中，注射成型機(jī)的注射溫度為175°C，注射壓力為 5MPa〇
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0020] 1)菠蘿纖維即菠蘿葉纖維，又稱鳳梨麻，是從菠蘿葉片中提取的纖維，屬于葉片麻 類纖維，是一種回收性植物材料，比較粗硬，機(jī)械性能和降解性能均較好，不過其表面能較 高且呈親水性，與PPC基體的界面浸潤性較差，而且其耐熱性不佳，直接與PPC基體共混時會 發(fā)生熱降解，因此本發(fā)明先通過氫氧化鈉進(jìn)行堿化處理，將其表面的膠質(zhì)、半纖維素等雜質(zhì) 去除，增加了菠蘿纖維的結(jié)晶度，提高了強(qiáng)度，降低了表面能和親水性，再通過與耐高溫的 碳化硼纖維進(jìn)行混紡，碳化硼纖維可起到隔熱作用，避免菠蘿纖維被熱降解，然后通過偶聯(lián) 劑進(jìn)行偶聯(lián)處理，偶聯(lián)劑在菠蘿纖維與PPC基體之間起到橋梁嫁接作用，大大提高了菠蘿纖 維與PPC基體的界面結(jié)合強(qiáng)度，從而有效提高復(fù)合材料的機(jī)械性能。
[0021] 2)碳化硼纖維是以碳化硼為皮層、鎢絲為芯層、采用蒸汽沉積法制成的皮芯結(jié)構(gòu) 復(fù)合纖維，其硬度、高溫穩(wěn)定性、耐磨性能均非常優(yōu)異，經(jīng)過偶聯(lián)劑處理后其表面的親水性 被改變成疏水性，與PPC基體之間的界面結(jié)合得到了很大的改善，大大提高了 PPC的玻璃化 轉(zhuǎn)變溫度以及復(fù)合材料的耐熱性能；當(dāng)復(fù)合材料受到摩擦作用時，碳化硼纖維能承載大部 分摩擦載荷，在碳化硼纖維被磨掉之前PPC基體幾乎不會受到摩擦破壞，因此復(fù)合材料的耐 磨性能得到了很大的提高。
【具體實(shí)施方式】：
[0022] 下面將結(jié)合具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明 用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 一種聚碳酸亞丙酯基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0025] (1)將菠蘿纖維浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的氫氧化鈉溶液中3小時，取出后用質(zhì)量分 數(shù)為5%的醋酸溶液重復(fù)洗滌至中性，置于烘箱中70°C下烘干至恒重，得到堿化菠蘿纖維， 將碳化硼纖維于90°C下干燥5小時，與堿化菠蘿纖維混紡成混合纖維備用，堿化菠蘿纖維、 碳化硼纖維的重量比為2:3;
[0026] (2)用甲酸將無水乙醇的ph值調(diào)節(jié)為4,混合均勻后加入KH560,攪拌40分鐘得到質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為3%的KH560溶液，將步驟（1)得到的混合纖維浸泡于KH560溶液中1小時，取出后用 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6 %的氨水重復(fù)洗滌至中性，移至真空干燥箱中100 °C下干燥4小時，得到改性纖 維備用；
[0027] (3)將步驟(2)得到的改性纖維短切為4mm長的短纖維，按重量份數(shù)計(jì)，將65份短纖 維與35份聚碳酸亞丙酯加入混合機(jī)中混合均勻，得到混合料，將混合料用單螺桿擠出機(jī)熔 融擠出造粒，得到粒料，單螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為180°C，機(jī)尾溫度為165°C，將粒料用注 射成型機(jī)注射成型，得到聚碳酸亞丙酯基復(fù)合材料，注射成型機(jī)的注射溫度為175°C，注射 壓力為5MPa。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] 一種聚碳酸亞丙酯基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0030] (1)將菠蘿纖維浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的氫氧化鈉溶液中3小時，取出后用質(zhì)量分 數(shù)為5%的醋酸溶液重復(fù)洗滌至中性，置于烘箱中70°C下烘干至恒重，得到堿化菠蘿纖維， 將碳化硼纖維于90°C下干燥5小時，與堿化菠蘿纖維混紡成混合纖維備用，堿化菠蘿纖維、 碳化硼纖維的重量比為2:3;
[0031] (2)用甲酸將無水乙醇的ph值調(diào)節(jié)為4,混合均勻后加入KH560,攪拌40分鐘得到質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為3%的KH560溶液，將步驟（1)得到的混合纖維浸泡于KH560溶液中1小時，取出后用 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6 %的氨水重復(fù)洗滌至中性，移至真空干燥箱中100 °C下干燥4小時，得到改性纖 維備用；
[0032] (3)將步驟(2)得到的改性纖維短切為4mm長的短纖維，按重量份數(shù)計(jì)，將66份短纖 維與34份聚碳酸亞丙酯加入混合機(jī)中混合均勻，得到混合料，將混合料用單螺桿擠出機(jī)熔 融擠出造粒，得到粒料，單螺桿擠出機(jī)的機(jī)頭溫度為180°C，機(jī)尾溫度為165°C，將粒料用注 射成型機(jī)注射成型，得到聚碳酸亞丙酯基復(fù)合材料，注射成型機(jī)的注射溫度為175°C，注射 壓力為5MPa。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] 一種聚碳酸亞丙酯基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0035] (1)將菠蘿纖維浸泡于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的氫氧化鈉溶液中3小時，取出后用質(zhì)量分 數(shù)為5%的醋酸溶液重復(fù)洗滌至中性，置于烘箱中70°C下烘干至恒重，得到堿化菠蘿纖維， 將碳化硼纖維于90°C下干燥5小時，與堿化菠蘿纖維混紡成混合纖維備用，堿化菠蘿纖維、 碳化硼纖維的重量比為2:3;
[0036] (2)用甲酸將無水乙醇的ph值調(diào)節(jié)為4,混合均勻后加入KH560,攪拌40分鐘得到質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為3%的KH560溶液，將步驟（1)得到的混合纖維浸泡于KH560溶液中1小時，取出后用 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6 %的氨水重復(fù)洗滌至中性，移至真空干燥箱中100 °C下干燥4小時，得到改性纖 維備用；
[0037] (3)將步驟(2)得到的改性纖維短切為4mm長的短纖維，按重量份數(shù)計(jì)，將70份短纖 維與30份聚碳酸亞丙酯加入混合機(jī)中混合均勻，得到混合料