一種聚烯烴樹脂用改性竹纖維的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及竹纖維領域，具體地說，是一種聚締控樹脂用改性竹纖維的制備方法， 采用燒控類蠟作為改性劑所得的改性竹纖維及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 竹子是常綠草本植物亞科的一種，在我國有廣泛的分布。由竹子制成的各種產品 在我國經濟、文化、生活領域占據著重要地位。隨著人們環保意識的增強，竹材迅速進入人 們的視野，由竹材提取得到的竹纖維也受到人們越來越多的關注。竹材及竹纖維具有W下 特點：（1)資源豐富，我國竹林面積達到7.2X106hm2,并且一直呈現穩步增長的趨勢。（2)生 長周期短，一般木材成材時間在十年W上，例如楊樹成材通常為10-15年左右，松樹成材要 過10年W上，而紅木則需要上百年。不同于木材的高成材周期，竹材的生長周期極短。竹 子在生長周期內，一晝夜可W生長121mm，在最佳生長條件下，運一生長速度甚至可W達到 每小時39mm。在人工控制下已經可W實現竹材一年3-4次收成；（3)優異的機械性能，竹纖 維的相對密度1. 5,拉伸強度為350-500MPa，彈性模量為33000-40000MPa，其比強度約為鋼 材的3-4倍。因此，在21世紀嚴峻的自然環境背景下使用竹材作為纖維來源不僅具有顯著 的生態意義，還具有深遠的經濟和社會效益。
[0003] 然而，竹纖維由于本身存在大量徑基，因而具有很強的親水性，同時，由于竹纖維 本身所具有的多孔結構導致其有很強的吸水性，從而導致竹纖維增強復合材料在使用過程 發生力學性能降低及尺寸不穩定等現象。此外，竹纖維表面較強的極性使得其往往與合成 樹脂的界面結合強度弱影響復合材料的使用性能及力學性能。
[0004]目前，為改善竹纖維的吸水性W及與熱塑性樹脂界面結合強度低的缺點，大多采 用包括酸化、醋化、接枝、共聚反應在內的化學方法對竹原纖維進行改性，W期通過取代基 的引入破壞纖維素分子間的相互作用里來降低纖維素的結晶度W及纖維素分子的極性。 然而，纖維素高結晶性的特點導致多數化學改性難W得到很好的效果，如CN104313877A 采用硅烷偶聯劑改性竹纖維，CN102952337B采用鐵酸醋偶聯劑改性竹纖維，均因纖維素 高結晶性的特點而無法達到較好的改性效果。此外，在化學改性之后，殘留改性劑往往難 W除去，從而給纖維的后續加工造成了困難，如《Injection-moldedshorthempfiber/ glassfiber-reinforcedpolypropylenehybridcomposites-Mechanical,water absorptionandthermalproperties〉〉 (Jour打aIofappliedpolymer science, 2007, 103(4)，2432-2441)中所提及的乙酷化方法，殘留單體的酸性W及催化劑的 酸性使其在加工成型過程中對設備有很強的腐蝕性，即便經過后續處理，仍然有部分酸性 催化劑殘留吸附在產物中；在酸化改性方面，如在《竹纖維苯甲基化的改性研究》（孫金余、 王溪溪、許磊，生物質化學工程，2007,4(41) :35~38)中采用氯化節為處理劑改性竹纖維， 但氯化節有毒且存在不完全反應而產生殘留的風險，使得其經濟性與實用性大打折扣。
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的技術缺陷，本發明提供一種聚締控樹脂用改性竹纖維的制備 方法W克服現有化學表面改性工藝取代度不高W及改性劑殘留的缺點并為竹纖維提供更 好的與聚締控樹脂的界面結合強度。
[0006] 本發明是通過W下技術方案來實現的：
[0007] 本發明公開了一種聚締控樹脂用改性竹纖維的制備方法，制備方法依次包括W下 步驟：
[0008] 1)、將竹纖維在水中漂洗，而后干燥至恒重，干燥溫度為60°C-110°C;此處限定上 限ll〇°C，是因為干燥是一個較長期的過程，因此溫度不宜過高，限定溫度可節約能耗，只要 對竹纖維進行有效干燥即可；
[0009] 2)、將燒控類蠟（其烙點記為T)溫度升至（T+10)°C-(T+20°C)W得到烙融狀態 的燒控類蠟液體，而后向燒控類蠟液體中加入占燒控類蠟質量10% -15%的阻燃劑，并使 其均勻分散；此處限定溫度升至其烙點W上l〇°C-2(TC，是因為要確保燒控類蠟充分烙融， W保證改性劑對竹纖維充分的浸潤，若溫度過低，則燒控類蠟表面張力過高無法充分浸潤 竹纖維，若溫度過高，則沒有十分的必要；
[0010] 3)、向步驟2)所得液體中添加占液體質量2% -10%的聚締控粉體，并攬拌使其均 勻分散，得到改性劑；添加聚締控粉體是為了在高溫下溶解于燒控類蠟或發生溶脹，從而使 得改性劑在高溫下保持一定的粘度從而保證竹纖維與聚締控樹脂復合時，在其加工溫度下 不發生由于改性劑烙體粘度過低而導致的改性劑脫離竹纖維表面而導致改性效果下降W 及界面結合強度下降；
[0011] 4)、將經過干燥的竹纖維浸沒入改性劑中20-40分鐘，而后，將竹纖維從改性劑液 體中取出，漸干多余液體后，改性劑在室溫下自然固化，得到經過改性的竹纖維；限定浸沒 時間20-40分鐘，是為了保證改性劑對竹纖維表面的充分浸潤，時間過短則無法形成充分 的浸潤，過長則浪費時間資源，沒有十分的必要。
[0012] 作為進一步地改進，本發明所述的步驟2)中，燒控類蠟為二十五燒、二十六燒、 二十屯燒、二十八燒、二十九燒、=十燒、=^^一燒、=十二燒、=十=燒、=十四燒、=十五 燒、=十六燒、=十屯燒、=十八燒、=十九燒、四十燒其中任意一種或任意兩種或兩種W上 的混合物或烙點在50°C-65°C間的石蠟。燒控類蠟為改性劑的主體，烙融后成為液體，竹纖 維浸入液體中，并取出并漸干多余液體后，改性劑在室溫下自然固化后，竹纖維表面自然包 覆形成燒控類蠟層，從而改善竹纖維的吸水性及與聚締控樹脂的界面結合，同時，由于竹纖 維的多孔結構，在浸入改性劑中的時候改性劑會部分浸潤入竹纖維孔結構內部。
[0013] 作為進一步地改進，本發明所述的燒控類蠟為四十五燒。
[0014] 作為進一步地改進，本發明所述的步驟2)中，阻燃劑為憐酸=(2-氯丙基）醋 (TCP巧、乙基麟酸二乙醋值邸巧W及甲基麟酸二甲醋值MMP)的任意一種或任意兩種的混 厶 1=1 O
[0015] 作為進一步地改進，本發明所述的步驟3)中，聚締控粉體為100目-300目的S元 乙丙橡膠粉體或100目-300目的高密度聚乙締粉體或兩者的混合物。在改性劑中添加包 括=元乙丙橡膠粉體或高密度聚乙締粉體或兩者的混合物在內的聚締控粉體可在高溫下 溶解于燒控類蠟或發生溶脹，從而使得改性劑在高溫下保持一定的粘度從而保證竹纖維與 聚締控樹脂復合時，在其加工溫度下不發生由于改性劑烙體粘度過低而導致的改性劑脫離 竹纖維表面而導致改性效果下降W及界面結合強度下降。
[0016] 本發明的有益效果是：
[0017]本發明提供一種聚締控用改性竹纖維及其制備方法，W克服竹纖維親水性強W及 與聚締控樹脂界面結合弱的缺點；本發明采用燒控類蠟作為改性劑對竹纖維進行改性處 理，采用烙融態的燒控類石蠟作為物理包覆劑進行表面處理，從而從根本上解決了因化學 改性試劑殘留而危害設備及操作人員W及帶來污染的問題；本發明通過在改性劑中添加的 聚締控粉體可在高溫下溶解于燒控類蠟或發生溶脹，從而使得改性劑在高溫下保持一定的 粘度從而保證竹纖維與聚締控樹脂復合時，在其加工溫度下不發生由于改性劑烙體粘度過 低而導致的改性劑脫離竹纖維表面而導致改性效果下降W及界面結合強度下降。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合具體實施例對本發明的技術方案做進一步的說明：
[001引實施例1
[0020] -種聚締控樹脂用改性竹纖維的制備方法，依次包括W下步驟：
[0021] 1)、將竹纖維在水中漂洗，而后干燥至恒重，干燥溫度為60°C;
[0022] 2)、將石蠟溫度（其烙點記為T)升至（T+lOrCW得到烙融狀態的石蠟液體，而后 向石蠟液體中加入占石蠟質量15%的憐酸=(2-氯丙基）醋，并使其均勻分散；
[0023] 3)向步驟2)所得液體中添加占液體質量2%的粒徑為300目的高密度聚乙締粉 體，并攬拌使其均勻分散，得到改性劑。
[0024]4)、將經過干燥的竹纖維浸沒入改性劑中20分鐘，而后，將竹纖維從改性劑液體 中取出，漸干多余液體后，改性劑在室溫下自然固化，得到經過改性的竹纖維。
[002引回潮率測試：取100g改性竹纖維于40°C烘箱內烘24h;而后將超疏水改性的竹