CN105255207B

CN105255207B - 一种改性天然纤维复合材料及其制备方法

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Publication number: CN105255207B
Application number: CN201510661321.0A
Authority: CN
Inventors: 呼微; 胡求学; 刘佰军; 张袅娜; 吴万民; 闫雯玲; 董晨君; 宋晓峰; 王元瑞; 张明耀; 张会轩; 马芳武
Original assignee: Changchun University of Technology
Current assignee: Changchun University of Technology
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2018-02-06
Anticipated expiration: 2035-10-15
Also published as: CN105255207A

Abstract

本发明提供一种改性天然纤维复合材料及其加工方法，属于复合材料领域。该复合材料是将经改性后的天然纤维和UPE/聚丙烯复合而得；所述的改性的天然纤维是将天然纤维先放置在NaOH溶液中进行处理，再放在阳离子表面活性剂溶液中进行化学改性，然后在空气中放置，再烘干而得。本发明还提供一种天然纤维复合材料的制备方法。本发明的天然纤维采用水相法进行改性，通过氢氧化钠和阳离子表面活性剂水溶液对纤维进行化学改性增加纤维的疏水性，从而改善天然纤维复合材料的吸湿性能和界面性能，同时也使材料的力学性能得以提高。

Description

一种改性天然纤维复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种改性天然纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

天然纤维复合材料是以树脂或塑料为基体，以天然纤维为增强材料的一种复合材料。天然纤维主要有洋麻、黄麻、亚麻、白麻、剑麻、蕉麻、罗布麻、苎麻、***、木纤维、竹纤维、椰纤维、棉、木棉纤维、黄豆秆、小米秆、烟秆、棉花秆、向日葵秆、麻秆、高粱秆、稻草麦秆、玉米秸秆、黑小麦秸秆、小麦秸秆，以及以纤维素为主要成份的自然存在或生长的纤维或纤维编织得到的布。具有密度小、价格低、可降解、对身体无刺激、可循环再生、对加工设备损耗小、资源丰富、加工能耗低、节能环保等优点，并具有一般纤维的强度和刚度，且比强度、比重较小、比刚度均较高。以天然纤维为增强基的复合材料同样具有优良的性能，随着原料可持续发展这个主题的延伸，天然纤维在增强复合材料领域中扮演着越来越重要的角色。目前使用天然纤维复合的复合材料已经应用在汽车、建材、家具、包装材料、服饰材料等领域。(参见倪敬达，于湖生，天然植物纤维增强复合材料的研究应用，化纤与纺织技术，2006，2：29)

天然纤维主要成分纤维素的含量占50%以上，起主要的力学支撑作用。但由于纤维素链上带有较多的羟基，所以具有很强的亲水性和吸湿性。

塑料按物理化学性能分类可以将其分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料的分子结构是线性或支链型结构，在受热时可熔化冷却可***，在受热到一定温度时又可软化冷却后在***，这种过程可反复进行。如：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛。热固性塑料在受热时也可软化，当加热到一定温度时就会硬化定型，再加热也不会软化，其分子结构最终为体型结构。如：酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯。

聚丙烯和不饱和聚酯分别是典型的热塑性和热固性树脂。

聚丙烯是以丙烯为单体聚合而成。是一种重要通用塑料，具有无毒性、透明度高、耐化学腐蚀、密度小、相对硬度高，并具有良好的注塑性能，其应用领域不断扩大，广泛用于汽车、建材、纺织、家电包装材料等领域。刘晓烨，戴干策在黄麻纤维毡的表面处理及其增强聚丙烯复合材料的力学性能的研究中对纤维表面先进行NaOH处理，再进行MAPP乳液处理，使弯曲强度比未处理的增加68%，拉伸强度比未处理的增加48%。说明MAPP乳液是麻纤维与聚丙烯之间的良好的界面相容剂。但其生产工艺繁琐，MAPP乳液的接枝率仅为5%左右(参见刘晓烨，戴干策. 黄麻纤维毡的表面处理及其增强聚丙烯复合材料的力学性能，2006,23(5)：63-69)。

不饱和聚酯（UPE）树脂一般是由不饱和的二元酸饱和的二元醇或饱和二元酸不饱和二元醇经缩聚合成具有酯键不饱和键的线性聚合物。UPE树脂在热固性树脂中的使用量很大，同时在玻璃纤维增强工程塑料生产中的使用量也很大。不饱和聚酯树脂具有成型性及工艺性良好，粘度、触变性、适用期、空气干燥性等都可调节；有较好的力学性能、耐腐蚀性能及电气性能；着色自由；易于不同增强材料、填料组合得到不同特性的复合材料制品；价格低廉并有降低成本一系列办法易于投资生产等优点。已被广泛的应用在建筑、化工、船舶、汽车、桌椅、卫生洁具等领域。（参见张小苹，不饱和聚酯树脂及其新发展，2008，2：23-29。参见宋余波，不饱和聚酯树脂的生产及应用，1999，20(3)：20-23）

发明内容

本发明提供一种天然纤维复合材料及其制备方法，该天然纤维复合材料具有良好的吸湿性能和力学性能。

本发明首先提供一种天然纤维复合材料，该复合材料是将改性后的天然纤维和不饱和聚酯（UPE）/聚丙烯复合而得到的；

所述的改性后的天然纤维是将天然纤维先放置在NaOH溶液中反应，再放在阳离子表面活性剂溶液中反应，然后在空气中放置，再烘干而得。

优选的是，所述的天然纤维的来源为洋麻、黄麻、亚麻、白麻、剑麻、蕉麻、罗布麻、苎麻、***、木纤维、竹纤维、椰纤维、棉、木棉纤维、黄豆秆、小米秆、烟秆、棉花秆、向日葵秆、麻秆、高粱秆、稻草麦秆、玉米秸秆、黑小麦秸秆或小麦秸秆。更优选的是亚麻。

优选的是，所述阳离子表面活性剂为八烷基三甲基氯化铵、十烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、双辛烷基二甲基氯化铵、双十烷基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、三乙基甲基氯化铵、三丙基甲基氯化铵、三丁基甲基氯化铵、三辛基甲基氯化铵、四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丁基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、四甲基硫酸氢胺、四丁基溴化铵、四丙基溴化铵、四乙基溴化铵、四甲基溴化铵、三丁基甲基溴化铵、三辛基甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、双十烷基二甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、八烷基三甲基溴化铵、十烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、N,N-二乙基-（3＇-甲氧基苯氧乙基）苄基氯化铵等。更优选的是十八烷基三甲基溴化铵。

优选的是，所述的NaOH溶液质量分数为1-5%和阳离子表面活性剂溶液质量分数为2-6%。优选的是，所述的反应时间分别为为5-60min。

本发明还提供一种天然纤维复合材料的制备方法，包括：

步骤一：将天然纤维先放置在NaOH溶液中进行改性处理，再放在阳离子表面活性剂溶液中进行改性处理，然后在空气中放置，再烘干得到改性过的天然纤维；

步骤二：将改性过的天然纤维和UPE/聚丙烯复合，得到天然纤维复合材料。

优选的是，所述的改性过的天然纤维和UPE复合的方法为：

将UPE树脂、固化剂、促进剂和消泡剂混合，得到混合物，将混合物涂敷在经改性过的天然纤维上，固化成型后得到天然纤维复合材料。

优选的是，所述的UPE树脂、固化剂、促进剂和消泡剂按照质量份数计，包括：

UPE树脂90-100份、固化剂0.10-3份、促进剂0.01-0.5份、消泡剂0-10份。

优选的是，所述的固化剂包括过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酰、过氧化甲异丁酮、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、2，4-二氯过氧化苯甲酰或过氧化十二酰。

优选的是，所述的经改性过的天然纤维和聚丙烯复合的方法为：

将聚丙烯、偶联剂和改性过的天然纤维通过热压法加工得到天然纤维复合材料。

优选的是，所述的偶联剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝ABS、马来酸酐接枝聚乙烯、二聚磷酸二异辛酯硬脂酸镁、DL系列铝酸酯偶联剂、粉末硅烷偶联剂XH-820系列、马来酸酐接枝EVA、TC-130、氨丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基三乙氧基硅烷、疏丙基三甲氧基硅烷、乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷。

本发明的有益效果

本发明先提供一种天然纤维复合材料，该复合材料是将改性过的天然纤维和UPE/聚丙烯复合而得到的；所述的改性过的天然纤维是将天然纤维先放置在NaOH溶液中进行化学改性，再放在阳离子表面活性剂溶液中进行化学改性处理，然后在空气中放置，再烘干而得。本发明的天然纤维采用水相法进行处理，通过氢氧化钠和阳离子表面活性剂溶液对纤维进行化学改性增加纤维的疏水性，从而改善天然纤维复合材料的吸湿和界面性能，同时也使复合材料的力学性能得以改善。

本发明还提供一种天然纤维复合材料的加工方法，该加工方法原料易得、工艺简单，所制备的复合材料具有良好的吸湿性能和力学性能。

附图说明

图1为本发明实施例1、2中得到的改性天然纤维亚麻布和未处理的亚麻布的红外光谱图。

图2为本发明实施例 1、2中改性天然纤维亚麻布和未处理的亚麻布的吸水率图。

图3为本发明实施例 1、2 中改性天然纤维亚麻布和未处理的亚麻布/UPE复合材料吸水率图。

图4 为本发明对比例2和实施例5中改性天然纤维亚麻布和未处理的亚麻布/PP复合材料吸水率图。

具体实施方式

本发明首先提供一种天然纤维复合材料，该复合材料是将改性过的天然纤维和UPE/聚丙烯复合而得到的；

所述的改性过的天然纤维是将天然纤维先放置在NaOH溶液中反应，再放在阳离子表面活性剂溶液中反应，然后在空气中放置，再烘干得到的。

按照本发明，所述的天然纤维为以纤维素为主要成份的自然存在或生长得到的纤维或纤维编织得到的布。来源优选为麻纤维、茎杆类纤维或纤维素纤维，所述的麻纤维优选为亚麻、白麻、苎麻、***、黄麻、洋麻、剑麻、蕉麻或罗布麻；纤维素纤维优选为棉、木棉纤维、椰纤维、竹纤维或木纤维；茎杆类纤维优选为黄豆秆、小米秆、烟秆、棉花秆、向日葵秆、麻秆、高粱秆、稻草麦秆、玉米秸秆、黑小麦秸秆或小麦秸秆。按照本发明，所述的表面修饰处理过的天然纤维是将天然纤维先放置在NaOH溶液中浸泡或搅拌，再放在阳离子表面活性剂溶液中浸泡或搅拌，所述的溶液中，NaOH的浓度优选为1-5%，阳离子表面活性剂的浓度优选为2%-6%，所述的浸泡或搅拌的时间分别优选为5-60min，然后将浸泡或搅拌过的天然纤维在空气中放置，所述的放置时间优选为7-12h，最后再放入烘箱中烘干，得到表面修饰处理过的天然纤维，所述的烘干温度优选为80-120℃。烘干时间优选为2-12h。

本发明所述的氢氧化钠可以和纤维上的羟基反应得到氧负离子，进一步与阳离子表面活性剂反应，使长烃链接到纤维结构上。通过改善纤维的疏水性，提高纤维与聚合物基体的界面结合力，从而改善复合材料的吸湿性。

本发明还提供一种天然纤维复合材料的制备方法，包括：

步骤一：将天然纤维先放置在NaOH溶液中反应，再放在阳离子表面活性剂溶液中改性，然后在空气中放置，再烘干得到表面修饰处理过的天然纤维；

按照本发明，所述的改性过的天然纤维和UPE复合的方法为：

将UPE树脂、固化剂、促进剂和消泡剂混合，得到混合物，将混合物搅拌均匀，优选放入烘箱中抽真空0-5min，再放入超声中混合0-5min，将混合物涂敷在改性过的天然纤维布上，然后放入钢板模具中，固化成型后得到天然纤维复合材料。

按照本发明，所述的UPE树脂、固化剂、促进剂和消泡剂，按照质量份数计，包括：

按照本发明，所述的UPE树脂的类型没有特殊限制，优选包括双酚A型和乙烯基酯型、间苯二甲酸型（简称间苯型）、邻苯二甲酸型（简称邻苯型）、卤代不饱和聚酯树脂，更优选的为邻苯二甲酸型。所述的固化剂没有特殊限制，优选包括过氧化甲乙酮、异丙苯过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化环己酮、过氧化甲异丁酮、叔丁基过氧化氢、过氧化二苯甲酰、2，4-二氯过氧化苯甲酰或过氧化十二酰，更优选为过氧化甲乙酮；所述的促进剂没有特殊限制，优选包括异氰酸钴、十二烷基硫醇、异辛酸钴、辛酸钴、N,N-二甲基苯胺或环烷酸钴，更优选为异氰酸钴；所述的对消泡剂没有特殊限制，优选包括BYK-A555、BYK-051、BYK-052、BYK-053、BYK-054、BYK-055、BYK-056、BYK-057、BYK-1752或BYK-A535，更优选为BYK-A555。优选的是，所述的改性过的天然纤维和聚丙烯复合的方法为：

按照本发明，所述的热压法是先将聚丙烯和偶联剂混合，放到粉碎机中粉碎，得到混合物；所述的聚丙烯和偶联剂的质量百分比优选为（95-99）：（1-5），更优选为98：2；将混合物与表面修饰处理过的天然纤维布分层铺到钢板模具中，放到平板硫化机中，优选先在180-195 ℃中预热1-5min中，然后在压力9-11MPa、温度为180-200℃下热压3-7min，再冷压0.5-2min，得到天然纤维复合材料。

按照本发明，所述的偶联剂优选包括马来酸酐接枝聚丙烯（MAPP）、马来酸酐接枝聚乙烯（MAPE）、马来酸酐接枝ABS或马来酸酐接枝EVA、氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、疏丙基三甲氧基硅烷、乙二胺丙基三乙氧基硅烷、乙二胺丙基甲基二甲氧基硅烷，更优选的是MAPP。

下面结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。目的在于使本领域技术人员对本申请有更加清楚的理解和认识。以下各具体实施例不应在任何程度上被理解或解释为对本申请权利要求书请求保护范围的限制。

对比例1

称取95g UPE，将0.13g异氰酸钴、0.18g过氧化甲乙酮、5g消泡剂（BYK A555）放入到称好的UPE中，搅拌均匀，在真空烘箱中抽真空保持2 min后，放到超声中充分混合2min，将UPE浇铸到钢板模具（12cm×7.5cm×3mm）中，固化成型，得到UPE树脂。由对比例1所得材料的断裂强度为37 MPa，拉伸模量为1.55GPa，冲击强度为2.14KJ/m²，5%的热失重温度为238℃。

实施例1

将亚麻布剪成12cm×7.5cm矩形方块洗净，自然晾干8h，再放在100℃的电热鼓风干燥箱中烘6h, 得到干净的亚麻布。

称取95g UPE，将0.13g异氰酸钴、0.18g过氧化甲乙酮和5g消泡剂（BYK A555）放到称好的UPE中，搅拌均匀，在真空烘箱中抽真空保持2 min后，放到超声中充分混合2min，将UPE均匀涂敷在未处理处理过的四块亚麻布上一层一层放到钢板模具（12cm×7.5cm×3mm）中，固化成型，得到天然纤维复合材料。由实施例1所得复合材料的断裂强度为33.12 MPa，拉伸模量为3.12GPa，冲击强度为7.52KJ/m²，5%的热失重温度为224℃。

实施例2

将亚麻布剪成12cm×7.5cm矩形方块，先放在浓度为2% 的NaOH溶液中，室温浸泡30min后洗净，再放在浓度为5%的十八烷基三甲基溴化铵溶液中，在60℃条件下水浴30min后洗净，自然晾干8h，再放在100℃的电热鼓风干燥箱中烘6h, 得到烷基化处理过的亚麻布，改性处理后的亚麻布的吸湿性能得到了改善。

称取95g UPE，将0.13g异氰酸钴、0.18g过氧化甲乙酮和5g消泡剂（BYK A555）放到称好的UPE中，搅拌均匀，在真空烘箱中抽真空保持2 min后，放到超声中充分混合2min，将UPE均匀涂敷在烷基化处理过的四块亚麻布上一层一层放到钢板模具（12cm×7.5cm×3mm）中，固化成型，得到天然纤维复合材料。由实施例2所得复合材料的断裂强度为39 MPa，拉伸模量为2.91GPa，冲击强度为9.18KJ/m²，5%的热失重温度为220℃。

图1为本发明实施例2和实施例1得到的化学改性的麻布及未处理的麻布的红外光谱图，其中，实线为未处理的麻布，虚线为化学改性的麻布，由图可知，经化学改性的纤维在2927cm^-1和2861cm^-1出现-CH₂-CH₂-的两个振动峰，说明纤维结构分子上接上了烷基。而未处理纤维在1739 cm^-1和1238 cm^-1的两个振动峰减弱，说明经过NaOH溶液处理后纤维中的木质素及半纤维素等杂质被除去。

图2为本发明实施例2和实施例1得到的化学改性的麻布及未处理的麻布的吸湿性，其中，经过烷基化的麻布F1的吸水率比未处理的麻布F的吸水率降低了30%。通过阳离子表面活性剂对纤维的表面进行修饰改性，提高纤维疏水性从而改善纤维的吸湿性。图3 中经过烷基化的麻布/UPE （UPEF1）的复合材料的吸水率比未处理麻布/UPE （UPEF）的复合材料的吸水率降低了31%。结果表明，本发明的处理方法成功改善了天然纤维的疏水性，提高了纤维与基体之间的界面结合力，并成功改善了复合材料的吸湿性及力学性能。

实施例3

将黄麻布剪成12cm×7.5cm矩形方块，先放在浓度为5% 的NaOH溶液中，室温浸泡30min后洗净，再放在浓度为6%的十二烷基三甲基溴化铵溶液中，在60℃条件下水浴30min后洗净，自然晾干8h，再放在100℃的电热鼓风干燥箱中烘6h, 得到烷基化处理过的亚麻布，改性处理后的亚麻布的吸湿性能得到了改善。

称取90gUPE，将0.13g异氰酸钴、0.18g过氧化甲乙酮和10g消泡剂（BYK A555）放到称好的UPE中，搅拌均匀，在真空烘箱中抽真空保持2 min后，放到超声中充分混合2min，将UPE均匀涂敷在烷基化处理过的四块亚麻布上铺到钢板模具（12cm×7.5cm×3mm）中，固化成型，得到天然纤维复合材料。

实施例4

将亚麻布剪成12cm×7.5cm矩形方块，先放在浓度为1% 的NaOH溶液中，室温浸泡30min后洗净，再放在浓度为2%的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，在60℃条件下水浴30min后洗净，自然晾干8h，再放在100℃的电热鼓风干燥箱中烘6h, 得到烷基化处理过的亚麻布，改性处理后的亚麻布的吸湿性能得到了改善。

称取95g UPE，将0.13g异氰酸钴、0.18g过氧化甲乙酮和5g消泡剂（BYK A555）放到称好的UPE中，搅拌均匀，在真空烘箱中抽真空保持2 min后，放到超声中充分混合2min，将UPE均匀涂敷在烷基化处理过的四块亚麻布上一层一层放到钢板模具（12cm×7.5cm×3mm）中，固化成型，得到天然纤维复合材料。由实施例4所得复合材料的断裂强度36.5 MPa，拉伸模量2.59GPa，冲击强度8.67KJ/m²，5%的热失重温度为221℃。

对比例2

将亚麻布剪成12cm×7.5cm矩形方块洗净，自然晾干8h，再放在100℃的电热鼓风干燥箱中烘6h, 得到干净的亚麻布。将PP和MAPP按照质量比为98:2放入粉碎机粉碎，得到混合物。

称取100g粉碎后的混合物和两块未处理处理过的亚麻布，分层铺到钢板模具（60mm×120mm×3mm）中，放到189℃的平板硫化机中预热3min，然后保持在压力10MPa和温度在189℃下热压5min，再冷压1min，得到天然纤维复合材料。由对比例2所得复合材料的冲击强度为5.02KJ/m²，5%的热失重温度为 353℃。

实施例5

将PP和MAPP按照质量比为98:2放入粉碎机粉碎，得到混合物。

称取100g粉碎后的混合物和二块烷基化处理过的亚麻布，分层铺到钢板模具（60mm×120mm×3mm）中，放到189℃的平板硫化机中预热3min，然后保持在压力10MPa和温度在189℃下热压5min，再冷压1min，得到天然纤维复合材料。由实施例5所得复合材料的冲击强度为7.4KJ/m²，比对比例2提高了48%，所得到的复合材料的5%的热失重温度为 318℃。

图4 为本发明实施例5中改性天然纤维亚麻布/PP （PPF1）和对比例2中未处理的亚麻布/PP（PPF）复合材料吸水率图。其中，烷基化的麻布/PP复合材料吸水率比未处理的麻布/PP复合材料吸水率降低了28%，本发明方法成功改善了复合材料的吸湿性及力学性能。

对比例3

称取100g粉碎后的混合物和四块未处理处理过的亚麻布，分层铺到钢板模具（60mm×120mm×3mm）中，放到189℃的平板硫化机中预热3min，然后保持在压力10MPa和温度在189℃下热压5min，再冷压1min，得到天然纤维复合材料。由对比例3所得复合材料的断裂强度为28.68 MPa，拉伸模量为2.31GPa，冲击强度6.75KJ/m²，5%的热失重温度为312℃。

实施例6

将PP和MAPP按照质量比为98:2放入粉碎机粉碎，得到混合物。

称取100g粉碎后的混合物和四块烷基化处理过的亚麻布，分层铺到钢板模具（60mm×120mm×3mm）中，放到189℃的平板硫化机中预热3min，然后保持在压力10MPa和温度在189℃下热压5min，再冷压1min，得到天然纤维复合材料。由实施例6所得的复合材料的断裂强度31.94 MPa，拉伸模量2.89MPa，冲击强度8.26KJ/m²，比对比例3分别提高了11.4%、25.1%和22.4%。我们对PP同样进行了热压，并进行了力学性能测试，得到PP的断裂强度为23.2 MPa，拉伸模量为0.74GPa，冲击强度为3.39KJ/m²。因此可见，经过本发明方法处理过的天然纤维复合材料的断裂强度比纯PP增加了37.6%，冲击强度增加了143%，力学性能有了很大提高。证明本发明方法可成功改善天然纤维的吸湿性和界面性能，进而提高天然纤维复合材料的力学性能。由实施例6所得到的复合材料的5%的热失重温度为290℃。

实施例7

将白麻布剪成12cm×7.5cm矩形方块，先放在浓度为1% 的NaOH溶液中，室温浸泡30min后洗净，再放在浓度为4%的十四烷基三甲基氯化铵溶液中，在60℃条件下水浴30min后洗净，自然晾干8h，再放在80℃的电热鼓风干燥箱中烘12h, 得到烷基化处理过的白麻布。

将PP和MAPE按照质量比为99:1放入粉碎机粉碎，得到混合物。

称取100g粉碎后的混合物与四块烷基化处理过的白麻布分层铺到钢板模具（60mm×120mm×3mm）中，放到189℃的平板硫化机中预热3min，然后保持在压力10MPa和温度在189℃下热压5min，再冷压1min，得到天然纤维复合材料。

实施例8

将黄麻布剪成12cm×7.5cm矩形方块，先放在浓度为5% 的NaOH溶液中，室温浸泡30min后洗净，再放在浓度为6%的十二烷基三甲基氯化铵溶液中，在60℃条件下水浴30min后洗净，自然晾干8h，再放在120℃的电热鼓风干燥箱中烘2h, 得到烷基化处理过的黄麻布。

将PP和MAPP按照质量比为95:5放入粉碎机粉碎，得到混合物；

称取100g粉碎后的混合物与四块烷基化处理过的黄麻布分层铺到钢板模具（60mm×120mm×3mm）中，放到180℃的平板硫化机中预热5min，然后保持在压力10MPa和温度在180℃下热压7min，再冷压1min，得到天然纤维复合材料。

实施例9

将亚麻布剪成12cm×7.5cm矩形方块，先放在浓度为2% 的NaOH溶液中，室温浸泡30min后洗净，再放在浓度为5%的十六烷基三甲基溴化铵溶液中，在60℃条件下水浴30min后洗净，自然晾干8h，再放在100℃的电热鼓风干燥箱中烘6h, 得到烷基化处理过的亚麻布。

将PP和 MAPP按照质量比为98:2放入粉碎机粉碎，得到混合物。称取100g粉碎后的混合物与四块烷基化处理过的亚麻布分层铺到钢板模具（60mm×120mm×3mm）中，放到189℃的平板硫化机中预热3min，然后保持在压力10MPa和温度在189℃下热压5min，再冷压1min，得到天然纤维复合材料。由实施例9所得复合材料的断裂强度为30.5 MPa，拉伸模量为2.59GPa，冲击强度为8.03KJ/m²，力学性能优于PP。由实施例9所得的复合材料的5%的热失重温度为 305℃。

Claims

1.一种天然纤维复合材料，其特征在于，该复合材料是将经改性的天然纤维和UPE/聚丙烯复合而得；

所述的经改性的天然纤维是将天然纤维先放置在NaOH溶液中反应，再放在阳离子表面活性剂溶液中进行改性，然后在空气中放置，再烘干得到；

所述的经改性的天然纤维和UPE复合的方法为：

将UPE树脂、固化剂、促进剂、消泡剂混合，得到混合物，将混合物涂敷在表面修饰处理过的天然纤维上，固化成型后得到天然纤维复合材料；所述的UPE树脂、固化剂、促进剂和消泡剂，按照质量份数计，包括：

UPE树脂89-100份、固化剂0.10-3份、促进剂0.01-0.5份、消泡剂5-10份；

所述的固化剂包括过氧化甲乙酮或过氧化环己酮；

所述的促进剂包括异氰酸钴、环烷酸钴或异辛酸钴；

所述的经改性的天然纤维和聚丙烯复合的方法为：

将聚丙烯、偶联剂和表面修饰处理过的天然纤维通过热压法或熔融共混法加工得到天然纤维复合材料；

所述的聚丙烯、偶联剂和经改性的天然纤维天然纤维的质量比为（49-89）：（1-5）：（10-50）；

所述的偶联剂为马来酸酐接枝聚丙烯。

2.根据权利要求1所述的一种天然纤维复合材料，其特征在于，所述的天然纤维来源为黄麻、洋麻、剑麻、蕉麻、亚麻、罗布麻、***、白麻、苎麻、竹纤维、椰纤维、木纤维、棉、小麦秸秆、玉米秸秆、稻草麦秆、高梁秆、麻秆、向日葵秆、棉花秆、烟秆、小米秆或黄豆秆。

3.根据权利要求1所述的一种天然纤维复合材料，其特征在于，所述阳离子表面活性剂为八烷基三甲基氯化铵、十烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、双辛烷基二甲基氯化铵、双十烷基二甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、三乙基甲基氯化铵、三丙基甲基氯化铵、三丁基甲基氯化铵、三辛基甲基氯化铵、四甲基氯化铵、四乙基氯化铵、四丁基氯化铵、苄基三乙基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、四甲基硫酸氢胺、四丁基溴化铵、四丙基溴化铵、四乙基溴化铵、四甲基溴化铵、三丁基甲基溴化铵、三辛基甲基溴化铵、双十八烷基二甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、双十烷基二甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、八烷基三甲基溴化铵、十烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、N,N-二乙基-（3︐-甲氧基苯氧乙基）苄基氯化铵。

4.根据权利要求1所述的一种天然纤维复合材料，其特征在于，所述的NaOH溶液质量分数为1-5%，阳离子表面活性剂溶液质量分数为2-6%。

5.根据权利要求1所述的一种天然纤维复合材料，其特征在于，所述的在NaOH溶液中反应，和在阳离子表面活性剂溶液中反应的时间分别为5-60 min。

6.一种如权利要求1所述的天然纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

步骤一：将天然纤维在NaOH溶液中进行改性处理，再放在阳离子表面活性剂溶液中进行改性处理，然后在空气中放置，再烘干得到改性过的天然纤维；

步骤二：将改性后的天然纤维和UPE/聚丙烯复合，得到天然纤维复合材料。