一种抗菌苎麻纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法与流程

8h。
12.优选地，所述相容剂为pp-g-mah、poe-g-mah、sbs-g-mah中的任意一种。
13.优选地，所述助剂包括抗氧剂、环氧树脂、润滑剂、耐侯剂中的至少一种。
14.优选地，所述抗氧剂包含胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫代酯类抗氧剂中的至少两种；所述环氧树脂为液态缩水甘油酯类环氧树脂；所述润滑剂为硬脂酸钙、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸酯衍生物中的至少一种；所述耐侯剂为受阻胺类耐侯剂。
15.上述环氧树脂优选为间苯二甲酸二缩水甘油酯(dgpa)、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯(tade)其中一种。
16.本发明还提出了上述抗菌苎麻纤维增强聚丙烯复合材料的制备方法，步骤如下：按比例称取各原料，将聚丙烯、相容剂和助剂混合后加入至双螺杆挤出机的主喂料斗中；将改性苎麻纤维加入至双螺杆挤出机的侧喂料斗中；熔融挤出，干燥，即得。
17.优选地，所述双螺杆挤出机的挤出温度为150-200℃。
18.优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆组合为弱剪切强分散
19.有益效果：本发明采用苎麻纤维增强聚丙烯，先对苎麻纤维进行碱处理和氧化处理，一方面增加了纤维表面粗糙度，提高纤维与聚合物基体间的机械锁结，还促使纤维表面的羟基转变为羰基，大大降低了苎麻纤维的亲水性，有利于其与聚丙烯基体的界面粘结；另一方面经处理后的苎麻纤维能够通过席夫碱反应将具有高效持久抗菌效果的phmg接枝到其表面，phmg是一种常见的阳离子型杀菌剂，水溶性好、无色无味，具有高效广谱杀灭和抑制各种微生物的作用，然而将其直接添加到材料中往往达不到理想的抗菌效果，经接枝后的苎麻纤维具备长效抗菌效果。
20.本发明挤出过程中采用弱剪切强分散螺杆组合，且改性后的苎麻纤维从双螺杆挤出机的侧喂料斗中加入，尽可能的保留苎麻纤维的长度，保证了复合材料的优良力学性能；制得的复合材料力学性能优良，且高效抗菌。
具体实施方式
21.下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
22.实施例1
23.改性苎麻纤维的制备：将苎麻纤维加入至10％氢氧化钠溶液中，料液比g/ml为1：10，在50℃温度中浸渍24h，然后转到浓度为0.04％的高锰酸钾溶液中氧化处理，料液比g/ml为1：10，室温条件下处理2min，接着将氧化处理后的苎麻纤维加入到0.1g/ml的phmg水溶液中，料液比g/ml为1：10，充分搅拌，常温下反应6h，清洗干净，最终得到phmg接枝改性的苎麻纤维，置于烘箱中充分干燥后备用。
24.抗菌苎麻纤维增强聚丙烯复合材料的制备如下：按重量称取75份型号为k9017h的pp、4份相容剂ca100、0.5份抗氧剂(抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.3份)、0.5份pe蜡、1份hals 944，将它们加入中低速混合机中混合4min后加入到主喂料斗中；将上述制备的改性苎麻纤维20份加入至双螺杆挤出机的侧喂料斗中；熔融挤出，挤出温度为1区：120℃，2-5区：200℃，6-9区：150℃，机头：180℃；主机转速：400rpm，螺杆组合选取为弱剪切强分散；按上述设置工艺参数进行挤出后即得最终产品。制得的产品放入恒温烘箱中烘干水分后取样进行性能测试。
944，将它们加入中低速混合机中混合4min后加入到主喂料斗中；将改性苎麻纤维20份加入至双螺杆挤出机的侧喂料斗中；熔融挤出，挤出温度为1区：120℃，2-5区：200℃，6-9区：150℃，机头：180℃；主机转速：400rpm，螺杆组合选取为弱剪切强分散；按上述设置工艺参数进行挤出后即得最终产品。制得的产品放入恒温烘箱中烘干水分后取样进行性能测试。
40.对比例2
41.改性苎麻纤维处理过程：将苎麻纤维加入至10％氢氧化钠溶液中，料液比g/ml为1：10，在50℃温度中浸渍24h，然后转到浓度为0.04％的高锰酸钾溶液中氧化处理，料液比g/ml为1：10，室温条件下处理2min，清洗干净，置于烘箱中充分干燥后备用。
42.苎麻纤维增强聚丙烯复合材料的制备如下：抗菌苎麻纤维增强聚丙烯复合材料的制备如下：按重量称取75份型号为k9017h的pp、4份相容剂ca100、0.5份抗氧剂(抗氧剂1010：0.2份、抗氧剂168：0.3份)、0.5份pe蜡、1份hals 944，将它们加入中低速混合机中混合4min后加入到主喂料斗中；将改性苎麻纤维20份、2份phmg加入至双螺杆挤出机的侧喂料斗中；熔融挤出，挤出温度为1区：120℃，2-5区：200℃，6-9区：150℃，机头：180℃；主机转速：400rpm，螺杆组合选取为弱剪切强分散；按上述设置工艺参数进行挤出后即得最终产品。制得的产品放入恒温烘箱中烘干水分后取样进行性能测试。
43.对上述实施例和对比例中制得的产品进行性能检测，测试标准及条件如下：
44.(1)密度测试：按gb/t 1033.1中方法a(浸渍法)，测试条件：无水乙醇，检测环境温湿度：23℃/50％rh，检测样品数量：3pcs，测试仪器：密度计。
45.(2)拉伸强度测试：按gb/t 1040.2规定方法测试，测试速度：5mm/min,采用哑铃1a型测试样条，检测样品数量：5pcs，测试仪器：万能试验机。
46.(3)弯曲强度测试：按gb/t 9341规定方法测试，测试速度：2mm/min,样条尺寸：80mm
×
10mm
×
4mm，检测样品数量：5pcs，测试仪器：万能试验机。(4)悬臂梁缺口冲击测试标准：按gb/t 1843规定方法测试，摆锤能量：2.75j，样条尺寸：80mm
×
10mm
×
4mm，检测样品数量：10pcs，测试仪器：冲击试验机。
47.(5)抗菌性测试：按astm g21-96进行测试：培养28天观察生长霉菌的情况，检测用菌：黑霉菌、曲霉菌；判断等级如下：
48.0级：没有生长痕迹，即显微镜(放大50倍)下观察未见生长痕迹；
49.1级：有生长痕迹，即肉眼可见生长，但生长覆盖面积小于10％；
50.2级：少量生长，生长覆盖面积在10％-30％；
51.3级：中量生长，生长覆盖面积在30％-60％；
52.4级：大量生长，生产覆盖面积在60％-100％；
53.测试结果见表1。
54.表1实施例和对比例中制得的聚丙烯复合材料的性能测试数据
[0055][0056]
通过对比表1中实施例1-3的数据，可以得知，随着改性苎麻纤维的添加比例提高，复合材料的拉伸强度、弯曲强度逐渐增加，冲击性能有所衰减，30％改性苎麻纤维增强聚丙烯复合材料拉伸强度达到了30.2mpa、弯曲强度达到了43.5mpa，冲击性能6.7mpa，综合力学性能优良。
[0057]
由于复合材料中抗菌剂不宜添加过多，否则会影响材料的力学性能，经试验探究，向对比例2的体系中直接添加2份以内的phmg较为合适，综合力学性能和抗菌性能较好。通过比较实施例1-3以及对比例1-2的数据，可以看到经过接枝过phmg的苎麻纤维增强的复合材料比起没有接枝过phmg的抗菌性明显提高，而phmg不经过接枝直接添加进体系中进行共混，抗菌效果要差得多，这是由于phmg直接加入分散不够均匀，且没有覆盖完全抗菌性能更差的苎麻纤维组分。
[0058]
通过对比实施例1、实施例4-5，可以看到在本发明内的工艺范围内进行调整，得到的产品综合力学性能及抗菌性能皆为优良。
[0059]
本发明通过改性苎麻纤维、改善挤出工艺，制备出力学性能优良的抗菌苎麻纤维增强聚丙烯材料，满足汽车、包装、餐具、家居装饰等领域材料使用要求。
[0060]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。