[發明專利]一種天然植物纖維素改性PA6復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201010233307.8
• 申請日: 2010-07-22
• 公開（公告）號: CN102337026A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 李宏林;楊桂生;吳玉程
• 申請（專利權）人: 合肥杰事杰新材料股份有限公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L1/02;C08L1/08;C08L1/28;C08L1/26;C08G69/16
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

技術領域

本發明涉及工程塑料，尤其是涉及一種天然植物纖維素改性PA6復合材料的制備方法。

背景技術

PA6(Polyamide?6)是一種在工業領域和日常生活中應用廣泛的工程塑料，就使用價值來看，PA6居于五大工程塑料之首。它具有優良的機械性能、耐磨性、耐酸堿性、自潤滑性；而且具有密度低、加工工藝簡單、成本低等優點。盡管PA6的綜合性能非常優異，但是由于高分子材料本身結構的原因，PA6的強度和模量等力學性能并不是特別突出，尺寸穩定性也差，而且PA6分子鏈中的酰胺極性基團極易吸水，這使得它的應用受到了一定的限制。為了拓寬PA6的應用領域，對PA6進行共混改性的研究成了人們關注的熱點。

天然植物纖維素是一種非常豐富的可再生的高分子材料，這種材料生長和存在于地球上的綠色植物中。由于植物的再生速度很快(10¹¹～10¹²噸/年)，天然植物纖維索對于我們的地球來說是一種取之不盡、用之不竭的資源。天然植物纖維素的開發利用是非常重要的，特別是在石油資源開始逐步枯竭的時期，天然植物纖維素資源有可能代替石油成為現代化學工業的基本原料之一。天然植物纖維素在高分子科學的建立、發展和工業應用方面都將起到重要的作用。

微晶纖維素(MCC)是由天然纖維素經稀無機酸水解達到極限聚合度的極細微的白色短棒狀或無定形結晶粉末，無臭、無味。乙基纖維素(EC)是不溶于水而溶于有機溶劑的非離子型纖維素醚，為白色或淺灰色的流動性粉末或顆粒，無嗅無味，軟化點135-155℃，假比重0.3-0.4/，相對密度1.07-1.18，熔點165-185℃，不溶于水，可溶于多種有機溶劑，如醋酸乙、苯、甲苯、丙酮、甲醇、乙醇等，不易燃燒、熱穩定性好，有優良的熱塑性、對日光不變色、柔韌性好、介電性好、有優良的耐堿性，耐弱酸性、防老化性能好、耐鹽、耐寒性、耐吸濕性好、對化學品穩定，長期儲存不變質、可與許多樹脂配伍，與所有的增塑劑有良好的配伍性、在強堿性環境和受熱條件下易變色。

纖維素是一種由D-脫水吡喃葡萄糖通過β-1，4苷鍵連接起來的聚合物，其大分子鏈上存在的大量的羥基(-OH)，利用羥基(-OH)可與二異氰酸酯或酰氯之間發生簡單的化學反應，生成表面帶有-NCO官能團的大分子活化劑，可引發己內酰胺(CL)聚合。另外，纖維素為天然產品，它的生產及應用具有得天獨厚的優勢。在豐富的纖維素資源中，尤其是木本植物纖維資源，可再生性，成本較低，對環境的影響較小，能夠創造較高的經濟效益，對其開發利用是目前材料領域研究的一個方向。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種熱分解溫度高、綜合力學性能優異的天然植物纖維素改性PA6復合材料的制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種天然植物纖維素改性PA6復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)天然植物纖維素分散于己內酰胺單體(CL)中：稱取一定量的天然植物纖維素加入熔融的己內酰胺(CL)中，恒溫85℃，在惰性氣體保護下，強磁力攪拌2小時得到混合物；所述的天然植物纖維素含量占天然植物纖維素與己內酰胺總量的0.5wt％～5wt％；

(2)除水：在反應器中加入引發劑后將步驟(1)制備得到的混合物倒入，并將溫度升高至140℃，減壓蒸餾20min除去系統中水分，所述的引發劑的加入量為天然植物纖維素與己內酰胺重量之和的0.2wt％～0.4wt％；

(3)聚合：在步驟(2)除水后的混合物中加入催化劑，搖勻后快速倒入160℃的模具中保溫10min，待己內酰胺聚合后，在50℃冷卻，即得天然植物纖維素改性PA6復合材料，所述的催化劑的加入量為天然植物纖維素與己內酰胺重量之和的0.3wt％～0.5wt％。

所述的天然植物纖維素為以針闊混合材，蔗渣，蘆葦或棉為原料制備的纖維素、纖維素有機改性物及其衍生醚。

所述的天然植物纖維素選自微晶纖維素(MCC)、異氰酸酯改性微晶纖維素(MCC-g-NCO)、甲基丙烯酸甲酯改性微晶纖維素(AMCC)、乙基纖維素(EC)、羥乙基纖維素(HEC)或羥丙基纖維素(HPC)中的一種或幾種。

所述的纖維素有機改性物的制備方法，是將改性劑溶于溶劑中置于反應器中，稱取一定量天然植物纖維素倒入其中，改性劑與天然植物纖維素的重量比為100∶1，在惰性氣體保護下，室溫機械攪拌4小時，砂芯漏斗抽濾，真空干燥后得纖維素有機改性物。

所述的改性劑為二異氰酸酯、酰氯或甲基丙烯酸甲酯，所述的溶劑為甲苯。