本發(fā)明涉及一種sbs復合材料改性技術(shù)領域，更具體的說，涉及一種高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
劍麻屬龍舌蘭科，是一種廣泛種植的多年生麻類經(jīng)濟植物，取自其葉片的劍麻纖維具有色澤潔白，耐海水腐蝕，質(zhì)地堅韌，密度小，拉伸強度和模量高，來源廣泛，價格低廉，因此，劍麻纖維用于制備高強高模價廉的纖維增強聚合物基復合物具有明顯優(yōu)勢。
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)是以苯乙烯為單體的嵌段共聚物，兼有塑料和橡膠的特性，具有化學穩(wěn)定性好，低溫性能優(yōu)異，價格低廉和加工便利等優(yōu)勢，是工業(yè)中重要的通用塑料之一，但是其沖擊強度不高，易變形，耐熱性差，以至于其應用受到了限制。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種耐高溫，使用劍麻纖維改性的抗沖擊性能優(yōu)良的sbs復合材料。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料，按重量份計，包含以下組份：sbs50～70份，聚丙烯6～13份，改性劍麻纖維5～10份，甲基丙烯酸甲酯10～15份，陶瓷纖維2～5份，納米氧化鎂0.5～2份，抗氧化劑0.5～2份，潤滑劑0.5～1份，氧化鋅0.01～0.05份，所述高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料的制備方法，包括以下步驟：
1)將50～70份sbs、10～15份甲基丙烯酸甲基酯與0.01～0.05份氧化鋅，置于高壓反應釜中，抽除釜內(nèi)空氣，注入二氧化碳，將高壓反應釜置于水浴槽中，打開輻射裝置，在磁力攪拌下升溫至反應溫度，進行反應，獲得接枝sbs；
2)將接枝sbs溶解于環(huán)己烷，加入有機酸，恒溫、攪拌條件下加入過氧化氫，反應結(jié)束，獲得環(huán)氧化接枝sbs；
3)將步驟2)中的環(huán)氧化接枝sbs、聚丙烯6～13份，改性劍麻纖維5～10份、陶瓷纖維2～5份，納米氧化鎂0.5～2份，抗氧化劑0.5～2份及潤滑劑0.5～1份混合并攪拌均勻，置于密煉機中進行密練，循環(huán)水冷卻后經(jīng)切粒機造粒，烘干，獲得高耐熱劍麻纖維改性的sbs復合材料。
優(yōu)選的是，步驟1)中，釜內(nèi)的二氧化碳的壓力為20～50mpa，反應的溫度為80～100℃，反應時間為2～4h，所述的輻射裝置的輻射源為鈷-60，輻射劑量為30～50kgy，磁力攪拌的轉(zhuǎn)速為30～50r/min。
優(yōu)選的是，步驟2)中，所述的有機酸為甲酸或乙酸，恒溫的溫度為40～70℃，攪拌轉(zhuǎn)速為20～30r/min,反應時間為2～4h。
優(yōu)選的是，所述的改性劍麻纖維的制備方法為：將劍麻纖維機械破碎為1～3cm，置于高壓罐內(nèi)，進行爆破處理，在質(zhì)量分數(shù)為20～30％的氨水浸泡3～5h，洗滌至中性，獲得改性劍麻纖維。
優(yōu)選的是，爆破處理的罐內(nèi)溫度為150～200℃，罐內(nèi)壓強為1～5mpa，保持5～10min，罐內(nèi)壓力釋放時間為0.01～0.1s。
優(yōu)選的是，所述的抗氧化劑為苯基-β-耐胺、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯與硬酯酰單寧酸酯，按質(zhì)量比為(1～2):(1～2):(0.5～1)混合組成。
優(yōu)選的是，所述的潤滑劑為硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硅酮母粒、石蠟中的一種或幾種。
優(yōu)選的是，密煉機中的密練溫度為250～280℃，螺桿轉(zhuǎn)速為30～50r/min，密練時間為60～80min。
本發(fā)明的優(yōu)點：sbs的極性小，通過接枝甲基丙烯酸甲基酯，不僅使sbs具有優(yōu)異的粘接性能和粘接強度，還提高了sbs的耐熱性能，使其耐熱溫度提高了80℃以上；在超臨界二氧化碳中使馬來酸酐在sbs中的具有較好的擴散能力，在催化劑氧化鋅的作用下通過鈷-60輻射使馬來酸酐接枝sbs，不用使用引發(fā)劑，接枝成功率高，比傳統(tǒng)的接枝方法提高30％以上；劍麻纖維經(jīng)過爆破處理后再使用氨水浸泡，使制備的改性劍麻纖維的纖維素含量達99.5％以上，纖維變得更細更小，表面裂紋更多，比表面積提高15％以上；接枝sbs經(jīng)過環(huán)氧化后的環(huán)氧基在高溫下能與改性劍麻纖維素表面的羥基反應，使制備的sbs復合材料具有較高的耐熱性、強度和抗沖擊性能；加入陶瓷纖維和納米氧化鎂，增強了sbs復合材料的硬度，提高了sbs復合材料的耐熱性能；通過加入一定比例的抗氧化劑，能阻斷自由基的鏈式反應，能起到很好的抗氧化作用。本發(fā)明方法制備的sbs復合材料與普通sbs復合材料分別進行維卡耐熱試驗，形變量為2mm時，本發(fā)明方法制備的sbs復合材料比普通sbs復合材料的形變溫度高出34％以上。
具體實施方式
本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領域的技術(shù)人員所理解。
下述實施例用于進一步說明但不限于本發(fā)明。
實施例1
一種高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料，按重量份計，包含以下組份：sbs50份，聚丙烯6份，改性劍麻纖維5份，甲基丙烯酸甲酯10份，陶瓷纖維5份，納米級氧化鎂0.5份，抗氧化劑0.5份，潤滑劑1份，氧化鋅0.01份，所述的高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料的制備方法，包括以下步驟：
1)將50份sbs、10份甲基丙烯酸甲基酯與0.01份氧化鋅，置于高壓反應釜中，抽除釜內(nèi)空氣，注入二氧化碳，將高壓反應釜置于水浴槽中，打開輻射裝置，在磁力攪拌下升溫至反應溫度，進行反應，獲得接枝sbs；
2)將接枝sbs溶解于環(huán)己烷，加入有機酸，恒溫、攪拌條件下加入過氧化氫，反應結(jié)束，洗滌，烘干，獲得環(huán)氧化接枝sbs；
3)將步驟2)中的環(huán)氧化接枝sbs、聚丙烯6份，改性劍麻纖維5份、陶瓷纖維5份，粒徑為30～50nm的氧化鎂0.5份，抗氧化劑0.5份及潤滑劑1份混合并攪拌均勻，置于密煉機中進行密練，循環(huán)水冷卻后經(jīng)切粒機造粒，烘干，獲得高耐熱劍麻纖維改性的sbs復合材料。
聚丙烯具有優(yōu)良的耐熱性，加入聚丙烯能提高sbs復合材料的高溫性能；sbs的極性小，通過接枝甲基丙烯酸甲基酯，不僅使sbs具有優(yōu)異的粘接性能和粘接強度，還提高了sbs的耐熱性能，使其耐熱溫度提高了80℃以上；在超臨界二氧化碳中通過鈷-60輻射使甲基丙烯酸甲基酯接枝sbs，不用使用引發(fā)劑，接枝成功率高，比傳統(tǒng)的接枝方法提高了15％以上；劍麻纖維經(jīng)過爆破處理后再在氨水中進行浸泡，使劍麻纖維的纖維素含量達99.5％以上，纖維變得更細更小，表面裂紋更多，比表面積提高15％以上；接枝sbs經(jīng)過環(huán)氧化后的環(huán)氧基在高溫下能與改性劍麻纖維表面的羥基反應，使制備的sbs復合材料具有較高的強度和沖擊性能；采用熱分解法制備的納米氧化鎂，具有豐富的內(nèi)孔，孔內(nèi)含有的空氣是熱的不良導體，能起到很好的隔熱作用，陶瓷纖維是一種纖維狀輕質(zhì)耐火材料，具有重量輕、耐高溫、熱穩(wěn)定性好、導熱率低、比熱小及耐機械震動等優(yōu)點，加入陶瓷纖維和納米氧化鎂，增強了sbs復合材料的硬度，提高了sbs復合材料的耐熱性能；通過加入一定比例的抗氧化劑，能阻斷自由基的鏈式反應，能起到很好的抗氧化作用。本發(fā)明方法制備的sbs復合材料與普通sbs復合材料分別進行維卡耐熱試驗，形變量為2mm時，本發(fā)明方法制備的sbs復合材料比普通sbs復合材料的形變溫度高出34％以上。
實施例2
一種高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料，按重量份計，包含以下組份：sbs70份，聚丙烯13份，改性劍麻纖維10份，甲基丙烯酸甲酯15份，陶瓷纖維2份，納米氧化鎂2份，抗氧化劑2份，潤滑劑0.5份，氧化鋅0.05份，所述的高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料的制備方法，包括以下步驟：
1)將70份sbs、15份甲基丙烯酸甲基酯與0.05份氧化鋅置于高壓反應釜中，抽除釜內(nèi)空氣，注入二氧化碳，使釜內(nèi)的二氧化碳的壓力為20mpa，將高壓反應釜置于水浴槽中，加熱至反應溫度100℃，打開輻射源為鈷-60的輻射裝置，輻射劑量為50kgy，在轉(zhuǎn)速為30r/min的磁力攪拌下升溫至反應溫度，進行反應2h，獲得接枝sbs；
2)將接枝sbs溶解于環(huán)己烷，加入有機酸，恒溫、攪拌條件下加入過氧化氫，反應結(jié)束，洗滌，烘干，獲得環(huán)氧化接枝sbs；
3)將步驟2)中的環(huán)氧化接枝sbs、聚丙烯13份，改性劍麻纖維10份、陶瓷纖維2份，納米氧化鎂2份，抗氧化劑2份及潤滑劑0.5份混合并攪拌均勻，置于密煉機中進行密練，循環(huán)水冷卻后經(jīng)切粒機造粒，烘干，獲得高耐熱劍麻纖維改性的sbs復合材料。
超臨界二氧化碳作為化學反應的介質(zhì)，具有粘度低，擴散系數(shù)大，無毒，不燃，具有化學惰性等優(yōu)點，以超臨界二氧化碳為作為反應介質(zhì)，使用鈷-60進行輻射接枝，不僅避免加入引發(fā)劑，減少了雜質(zhì)的引入，還具有反應時間短，接枝成功率高等優(yōu)點。
實施例3
一種高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料，按重量份計，包含以下組份：sbs70份，聚丙烯13份，改性劍麻纖維10份，甲基丙烯酸甲酯15份，陶瓷纖維2份，納米氧化鎂2份，抗氧化劑2份，潤滑劑0.5份，氧化鋅0.03份，所述的高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料的制備方法，包括以下步驟：
1)將70份sbs、15份甲基丙烯酸甲基酯與0.03份氧化鋅置于高壓反應釜中，抽除釜內(nèi)空氣，注入二氧化碳，使釜內(nèi)的二氧化碳的壓力為20mpa，將高壓反應釜置于水浴槽中，加熱至反應溫度100℃，打開輻射源為鈷-60的輻射裝置，輻射劑量為50kgy，在轉(zhuǎn)速為50r/min的磁力攪拌下升溫至反應溫度，進行反應4h，獲得接枝sbs；
2)將接枝sbs溶解于環(huán)己烷，加入甲酸，恒溫40℃、轉(zhuǎn)速為20r/min的攪拌條件下加入過氧化氫，反應4h，反應結(jié)束，加入乙醇沉淀并洗滌去除未反應的甲酸，過氧化氫等，烘干，獲得環(huán)氧化接枝sbs；
3)將步驟2)中的環(huán)氧化接枝sbs、聚丙烯13份，改性劍麻纖維10份、陶瓷纖維2份，納米氧化鎂2份，抗氧化劑2份及潤滑劑0.5份混合并攪拌均勻，置于密煉機中進行密練，循環(huán)水冷卻后經(jīng)切粒機造粒，烘干，獲得高耐熱劍麻纖維改性的sbs復合材料。
實施例4
一種高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料，按重量份計，包含以下組份：sbs70份，聚丙烯13份，改性劍麻纖維10份，甲基丙烯酸甲酯15份，陶瓷纖維2份，納米氧化鎂2份，抗氧化劑2份，潤滑劑0.5份，氧化鋅0.04份，所述的高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料的制備方法，包括以下步驟：
1)將70份sbs、15份甲基丙烯酸甲基酯與0.04份氧化鋅置于高壓反應釜中，抽除釜內(nèi)空氣，注入二氧化碳，使釜內(nèi)的二氧化碳的壓力為20mpa，將高壓反應釜置于水浴槽中，加熱至反應溫度100℃，打開輻射源為鈷-60的輻射裝置，輻射劑量為50kgy，在轉(zhuǎn)速為30r/min的磁力攪拌下升溫至反應溫度，進行反應4h，獲得接枝sbs；
2)將接枝sbs溶解于環(huán)己烷，加入甲酸，恒溫70℃、轉(zhuǎn)速為20r/min的攪拌條件下加入過氧化氫，反應4h，反應結(jié)束，洗滌去除未反應的甲酸，過氧化氫等，烘干，獲得環(huán)氧化接枝sbs；
3)將步驟2)中的環(huán)氧化接枝sbs、聚丙烯13份，改性劍麻纖維10份、陶瓷纖維2份，納米氧化鎂2份，抗氧化劑2份及潤滑劑0.5份混合并攪拌均勻，其中改性劍麻纖維的制備方法為將劍麻纖維機械破碎為1cm，置于高壓罐內(nèi)，進行蒸氣爆破處理，在質(zhì)量分數(shù)為20％的氨水中浸泡3h，洗滌至中性，置于密煉機中進行密練，循環(huán)水冷卻后經(jīng)切粒機造粒，烘干，獲得高耐熱劍麻纖維改性的sbs復合材料。
劍麻纖維經(jīng)過氨水爆破處理，纖維素含量達99.8％，纖維也變得更細更小，表面裂紋也更多，比表面積比傳統(tǒng)的蒸氣爆破提高15％以上。
實施例5
一種高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料，按重量份計，包含以下組份：sbs70份，聚丙烯13份，改性劍麻纖維10份，甲基丙烯酸甲酯15份，陶瓷纖維2份，納米氧化鎂2份，抗氧化劑2份，潤滑劑0.5份，氧化鋅0.05份，所述的高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料的制備方法，包括以下步驟：
1)將70份sbs、15份甲基丙烯酸甲基酯與0.05份氧化鋅置于高壓反應釜中，抽除釜內(nèi)空氣，注入二氧化碳，使釜內(nèi)的二氧化碳的壓力為20mpa，將高壓反應釜置于水浴槽中，加熱至反應溫度100℃，打開輻射源為鈷-60的輻射裝置，輻射劑量為50kgy，在轉(zhuǎn)速為40r/min的磁力攪拌下升溫至反應溫度，進行反應4h，獲得接枝sbs；
2)將接枝sbs溶解于環(huán)己烷，加入甲酸，恒溫50℃、轉(zhuǎn)速為20r/min的攪拌條件下加入過氧化氫，反應4h，反應結(jié)束，洗滌去除未反應的甲酸，過氧化氫等，烘干，獲得環(huán)氧化接枝sbs；
3)將步驟2)中的環(huán)氧化接枝sbs、聚丙烯13份，改性劍麻纖維10份、陶瓷纖維2份，納米氧化鎂2份，抗氧化劑2份及潤滑劑0.5份混合并攪拌均勻，其中改性劍麻纖維的制備方法為將劍麻纖維機械破碎為1cm，置于高壓罐內(nèi)，進行爆破處理，爆破處理的罐內(nèi)溫度為150℃，罐內(nèi)壓強為5mpa，保持10min，罐內(nèi)壓力釋放時間為0.01s，在質(zhì)量分數(shù)為30％的氨水浸泡5h，洗滌至中性，置于密煉機中進行密練，循環(huán)水冷卻后經(jīng)切粒機造粒，烘干，獲得高耐熱劍麻纖維改性的sbs復合材料。
實施例6
一種高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料，按重量份計，包含以下組份：sbs70份，聚丙烯13份，改性劍麻纖維10份，甲基丙烯酸甲酯15份，陶瓷纖維2份，納米氧化鎂2份，抗氧化劑2份，潤滑劑0.5份，氧化鋅0.05份，所述的高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料的制備方法，包括以下步驟：
1)將70份sbs、15份甲基丙烯酸甲基酯與0.05份氧化鋅置于高壓反應釜中，抽除釜內(nèi)空氣，注入二氧化碳，使釜內(nèi)的二氧化碳的壓力為20mpa，將高壓反應釜置于水浴槽中，加熱至反應溫度100℃，打開輻射源為鈷-60的輻射裝置，輻射劑量為50kgy，在轉(zhuǎn)速為40r/min的磁力攪拌下升溫至反應溫度，進行反應4h，獲得接枝sbs；
2)將接枝sbs溶解于環(huán)己烷，加入甲酸，恒溫60℃、攪拌轉(zhuǎn)速為20r/min的條件下加入過氧化氫，反應4h，反應結(jié)束，洗滌去除未反應的甲酸，過氧化氫等，烘干，獲得環(huán)氧化接枝sbs；
3)將步驟2)中的環(huán)氧化接枝sbs、聚丙烯13份，改性劍麻纖維10份、陶瓷纖維2份，納米氧化鎂2份，苯基-β-耐胺、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯與硬酯酰單寧酸酯組成的質(zhì)量比為1:1:0.5的抗氧化劑2份及潤滑劑0.5份，混合并攪拌均勻，其中改性劍麻纖維的制備方法為將劍麻纖維機械破碎為1cm，置于高壓罐內(nèi)，進行爆破處理，爆破處理的罐內(nèi)溫度為150℃，罐內(nèi)壓強為5mpa，保持10min，罐內(nèi)壓力釋放時間為0.01s，在質(zhì)量分數(shù)為30％的氨水浸泡5h，洗滌至中性，置于密煉機中進行密練，循環(huán)水冷卻后經(jīng)切粒機造粒，烘干，獲得高耐熱劍麻纖維改性的sbs復合材料。
實施例7
一種高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料，按重量份計，包含以下組份：sbs70份，聚丙烯13份，改性劍麻纖維10份，甲基丙烯酸甲酯15份，陶瓷纖維2份，納米氧化鎂2份，抗氧化劑2份，潤滑劑0.5份，氧化鋅0.01份，所述的高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料的制備方法，包括以下步驟：
1)將70份sbs、15份甲基丙烯酸甲基酯與0.01份氧化鋅置于高壓反應釜中，抽除釜內(nèi)空氣，注入二氧化碳，使釜內(nèi)的二氧化碳的壓力為20mpa，將高壓反應釜置于水浴槽中，加熱至反應的溫度為100℃，打開輻射源為鈷-60的輻射裝置，輻射劑量為50kgy，在轉(zhuǎn)速為50r/min的磁力攪拌下升溫至反應溫度，進行反應4h，獲得接枝sbs；
2)將接枝sbs溶解于環(huán)己烷，加入甲酸，恒溫60℃、攪拌轉(zhuǎn)速為20r/min的條件下加入過氧化氫，反應4h，反應結(jié)束，洗滌去除未反應的甲酸，過氧化氫等，烘干，獲得環(huán)氧化接枝sbs；
3)將步驟2)中的環(huán)氧化接枝sbs、聚丙烯13份，改性劍麻纖維10份、陶瓷纖維2份，納米氧化鎂2份，苯基-β-耐胺、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯與硬酯酰單寧酸酯組成的質(zhì)量比為1:1:0.5的抗氧化劑2份及硬脂酸鋅潤滑劑0.5份，混合并攪拌均勻，其中改性劍麻纖維的制備方法為將劍麻纖維機械破碎為1cm，置于高壓罐內(nèi)，進行爆破處理，爆破處理的罐內(nèi)溫度為150℃，罐內(nèi)壓強為5mpa，保持10min，罐內(nèi)壓力釋放時間為0.01s，在質(zhì)量分數(shù)為30％的氨水浸泡5h，洗滌至中性，置于密煉機中進行密練，循環(huán)水冷卻后經(jīng)切粒機造粒，烘干，獲得高耐熱劍麻纖維改性的sbs復合材料。
實施例8
一種高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料，按重量份計，包含以下組份：sbs70份，聚丙烯13份，改性劍麻纖維10份，甲基丙烯酸甲酯15份，陶瓷纖維2份，納米氧化鎂2份，抗氧化劑2份，潤滑劑0.5份，氧化鋅0.01份，所述的高耐熱劍麻纖維改性sbs復合材料的制備方法，包括以下步驟：
1)將70份sbs、15份甲基丙烯酸甲基酯與0.01份氧化鋅置于高壓反應釜中，抽除釜內(nèi)空氣，注入二氧化碳，使釜內(nèi)的二氧化碳的壓力為20mpa，將高壓反應釜置于水浴槽中，加熱至反應的溫度為100℃，打開輻射源為鈷-60的輻射裝置，輻射劑量為50kgy，在轉(zhuǎn)速為350r/min的磁力攪拌下升溫至反應溫度，進行反應4h，獲得接枝sbs；
2)將接枝sbs溶解于環(huán)己烷，加入甲酸，恒溫60℃、攪拌轉(zhuǎn)速為20r/min的條件下加入過氧化氫，反應4h，反應結(jié)束，洗滌去除未反應的甲酸，過氧化氫等，烘干，獲得環(huán)氧化接枝sbs；
3)將步驟2)中的環(huán)氧化接枝sbs、聚丙烯13份，改性劍麻纖維10份、陶瓷纖維2份，粒徑為20～50nm的納米氧化鎂2份，苯基-β-耐胺、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯與硬酯酰單寧酸酯組成的質(zhì)量比為1:1:0.5的抗氧化劑2份及硬脂酸鈣潤滑劑0.5份，混合并攪拌均勻，其中改性劍麻纖維的制備方法為將劍麻纖維機械破碎為1cm，置于高壓罐內(nèi)，進行蒸氣爆破處理，爆破處理的罐內(nèi)溫度為150℃，罐內(nèi)壓強為5mpa，保持10min，罐內(nèi)壓力釋放時間為0.01s，在質(zhì)量分數(shù)為30％的氨水浸泡5h，洗滌至中性，置于密煉機中進行密練，密練溫度為250℃，螺桿轉(zhuǎn)速為30r/min，時間為80min，循環(huán)水冷卻后經(jīng)切粒機造粒，烘干，獲得高耐熱劍麻纖維改性的sbs復合材料。
各組份經(jīng)過混合后在密煉機中密練，使各組分充分的融合混勻，使改性劍麻纖維表面的羥基與環(huán)氧化接枝sbs的環(huán)氧基反應，從而增強sbs復合材料的強度和沖擊性能。
盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的實施例。