本發明涉及聚烯烴復合材料領域，具體涉及一種聚烯烴增強復合材料及其制備方法。
背景技術：
：聚烯烴是由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烴以及某些環烯烴單獨聚合或共聚合而得到的一類熱塑性樹脂的總稱，聚烯烴具有較好的綜合性能，絕緣性、耐腐蝕性好，在使用溫度內具有良好的機械性能；但由于烯鍵具有較強的還原性，導致聚烯烴存在耐高溫性能差，耐磨性差，耐老化性能差等缺陷，因此，在某些特殊環境下，聚烯烴需要進行耐高溫、耐老化性等增強改性處理后才能進行應用。現今對聚烯烴的纖維增強改性主要采用玻璃纖維材料和碳纖維材料進行改性處理，改性效果顯著，但玻璃纖維和碳纖維生產成本高、環境污染大，嚴重限制了改性聚烯烴的應用。玄武巖纖維是一種新出現的新型無機環保綠色高性能纖維材料，是未來我國重點發展的四大高性能纖維之一，它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后，通過紡絲工藝制備而成的。玄武巖連續纖維不僅穩定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優異性能，而且，玄武巖纖維的生產工藝產生的廢棄物少，對環境污染小，產品廢棄后可直接轉入生態環境中，無任何危害，因而是一種名副其實的綠色、環保材料。因此，采用無毒、無污染、來源廣泛、性能優異、穩定好的玄武巖纖維材料來替代玻璃纖維和碳纖維對聚烯烴材料進行增強，從而得到的聚烯烴增強復合材料是聚烯烴增強復合材料發展的新方向。但由于玄武巖纖維為無機材料，而聚烯烴為高分子有機材料，兩者相容性極差，且玄武巖纖維自身結構和性能穩定，纖維表面光滑、表面活性位點少，造成玄武巖纖維在改性過程中更難以與聚烯烴材料進行化學鍵合和機械鉚合，即玄武巖纖維在聚烯烴材料中是獨立存在，對聚烯烴材料增強效果不佳，聚烯烴增強復合材料的性能較差。技術實現要素：本發明的目的在于克服聚烯烴增強復合材料性能差的缺陷，提供一種聚烯烴增強復合材料及其制備方法；本發明選擇含有磷酸鋇的玄武巖纖維作為增強材料，在偶聯劑和活化劑的作用下與聚烯烴進行偶聯、鍵接、復合，從而得到玄武巖纖維與聚烯烴材料相容性更好的聚烯烴材料復合，玄武巖纖維對聚烯烴增強作用更好，使該復合材料性能更優異，有利于聚烯烴復合材料在各個領域的推廣應用。為了實現上述發明目的，本發明提供了一種聚烯烴增強復合材料，包括以下重量份原材料制備而成：1-25份的玄武巖纖維、75-99份的聚烯烴、1-3份的偶聯劑、10-25份的活化劑。上述一種聚烯烴增強復合材料，其中所述的包括玄武巖短纖維、玄武巖長纖維、玄武巖纖維棉中的一種。其中，所述的玄武巖纖維中含有磷酸鋇；磷酸鋇中含有磷酸根，磷酸根與有機基團的鍵接能力強，能降低玄武巖纖維與有機材料的極性，增加與有機材料的相容性；優選的，所述的玄武巖纖維含有質量百分比0.1-2.0%的磷酸鋇；最優選的，所述的玄武巖纖維含有質量百分比0.3-0.8%的磷酸鋇。其中，所述的聚烯烴為聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一種。其中，所述的偶聯劑為甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。其中，所述的活化劑為質量分數為3-5%的次氯酸鹽；所述的無機酸為次氯酸鈉、次氯酸鉀、次氯酸鈣、次氯酸鋇中的一種或多種。其中，所述聚烯烴增強復合材料，還包括助劑；所述助劑包括分散劑、抗菌劑、抗靜電劑、阻燃劑、抗老化劑、抗紫外線劑中的一種或多種；所述助劑的種類可根據聚烯烴增強復合材料在不同應用領域中要求進行針對性調整添加。優選的，所述聚烯烴增強復合材料，包括以下重量份原材料制備而成：5-15份的玄武巖纖維85-95份的聚烯烴、2-3份的偶聯劑、15-20份的活化劑。一種聚烯烴增強復合材料，本發明復合材料選用含有與有機基體更容易鍵接的磷酸鋇的玄武巖纖維作為增強材料，并在偶聯劑和活化劑的作用下，使聚烯烴材料與玄武巖纖維之間能形成雙鍵接結構，鍵接力強，不易產生相分離，從而使玄武巖纖維與聚烯烴材料的相容性更好，玄武纖維對聚烯烴的增強作用顯著增加，所得到的復合材料的性能也顯著提高。為了實現上述發明目的，進一步的，本發明提供了一種聚烯烴增強復合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）預處理：將玄武巖纖維用偶聯劑和活化劑進行預處理得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與聚烯烴材料進行復合處理，得到聚烯烴增強復合材料。上述一種聚烯烴增強復合材料的制備方法，其中步驟1中預處理的溫度為50-70℃，溫度越高，反應速度越快，但控制越困難，溫度越低，反應速度越慢，反應效果越差；優選的，預處理溫度為60-65℃。上述一種聚烯烴增強復合材料的制備方法，其中步驟1中預處理的時間為20-40min，處理時間越長，對玄武巖纖維表面處理效果越好，但過長的處理時間造成處理過渡，玄武巖纖維性能顯著下降，不利于對聚烯烴的增強改性；優選的，所述的預處理時間為25-30min。上述一種聚烯烴增強復合材料的制備方法，其中步驟2中的復合處理是指通過工藝手段將預處理玄武巖纖維與聚烯烴材料進行化學鍵合，使玄武巖纖維與聚烯烴材料形成統一的整體的方法。一種聚烯烴增強復合材料的制備方法，本發明制備方法先利用磷酸鋇在一定條件下能與有機基團鍵接的原理，通過偶聯劑和活化劑的預處理，使玄武巖纖維表面活性增加，增加與聚烯烴的相容性，再通過復合處理，使玄武巖纖維與聚烯烴進行復合增強得到性能更加優異的聚烯烴增強復合材料，本發明方法簡單、方便，適合聚烯烴增強復合材料的工業化、規模化生產。與現有技術相比，本發明的有益效果：1、本發明增強復合材料選用含有與有機基體更容易鍵接的磷酸鋇的玄武巖纖維作為增強材料，與聚烯烴的相容性好，鍵接力強，不易發生相分離，玄武纖維對聚烯烴的增強作用顯著增加，復合材料的性能顯著提高。2、本發明增強復合材料針對性選擇偶聯劑和活化劑，使玄武巖纖維與聚烯烴形成雙鍵接結構，玄武巖纖維與聚烯烴之間的相互結合力更強，復合材料的性能更好。3、本發明制備方法，通過對玄武巖纖維的預處理，使玄武巖纖維表面活性增加，與聚烯烴的相容性增加，對聚烯烴復合材料的增強作用增加。具體實施方式下面結合試驗例及具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
發明內容所實現的技術均屬于本發明的范圍。實施例1（1）預處理：將5重量份的含有0.3%磷酸鋇的玄武巖纖維用2重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和15重量份的質量分數為3%的次氯酸鈉在60℃的溫度下進行預處理25min得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與95重量份的聚乙烯材料進行復合處理，得到聚烯烴增強復合材料。實施例2（1）預處理：將15重量份的含有0.8%磷酸鋇的玄武巖纖維用3重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和20重量份的質量分數為5%的次氯酸鉀在50℃的溫度下進行預處理30min得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與85重量份的聚乙烯材料進行復合處理，得到聚烯烴增強復合材料。實施例3（1）預處理：將1重量份的含有2%磷酸鋇的玄武巖纖維用1重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和10重量份的質量分數為3%的次氯酸鋇在65℃的溫度下進行預處理20min得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與99重量份的聚乙烯材料進行復合處理，得到聚烯烴增強復合材料。實施例4（1）預處理：將25重量份的含有0.1%磷酸鋇的玄武巖纖維用3重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和25重量份的質量分數為5%的次氯酸鈣在50℃的溫度下進行預處理40min得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與75重量份的聚乙烯材料進行復合處理，得到聚烯烴增強復合材料。對比例1（1）預處理：將5重量份的玄武巖纖維用2重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和15重量份的質量分數為3%的次氯酸鈉在60℃的溫度下進行預處理25min得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與95重量份的聚乙烯材料進行復合處理，得到聚烯烴增強復合材料。對比例2（1）預處理：將5重量份的含有0.3%磷酸鋇的玄武巖纖維用2重量份的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在60℃的溫度下進行預處理25min得改性玄武巖纖維；（2）復合：將改性玄武巖纖維與95重量份的聚乙烯材料進行復合處理，得到聚烯烴增強復合材料。將上述實施例1-4和對比例1-3中所制備得到的聚乙烯增強復合材料進行性能測試實驗記錄實驗結果，記錄數據如下：（聚乙烯：拉伸強度14.5MPa，沖擊強度6.8KJ/m2，最高使用溫度100℃）編號聚烯烴增強復合材料沖擊強度（kJ/m2）聚烯烴增強復合材料拉伸強度（MPa）聚烯烴增強復合材料最高使用溫度（℃）實施例112.923.2125實施例212.023.3125實施例312.523.1125實施例412.722.9125對比例18.217.3115對比例29.117.8115對上述實驗數據分析可知，實施例1-4中采用本發明技術方案制備得到的聚烯烴增強復合材料的缺口沖擊強度、拉伸強度、最高使用溫度具有顯著提升；而對比例1制備方法中采用的玄武巖纖維不含有磷酸鋇，預處理后纖維表面活性點位少和活性基團少，與聚烯烴材料相容性差，與聚烯烴材料的化學鍵合能力差，聚烯烴增強復合材料性能顯著降低；對比例2制備方法中未使用活化劑進行預處理，不能對玄武巖纖維表面的磷酸鋇進行活化，與聚烯烴材料的化學鍵合能力變差，聚烯烴增強復合材料性能顯著降低。當前第1頁1 2 3