[發明專利]一種制備全纖維素復合層壓材料的方法

有效

• 申請號: 201310510514.7
• 申請日: 2013-10-26
• 公開（公告）號: CN103552353A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 李燃;楊文斌;張俐娜
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: B32B37/12
• 分類號: B32B37/12;B32B29/06;C09J101/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于天然高分子化學技術領域。特別涉及一種制備全纖維素層壓材料的方法。

背景技術

當前，科學與技術已趨向可再生的原料以及環境友好、可持續發展的方法和過程（Tilman,?D.;?Socolow,?R.?et?al.?Science?2009,?325,?270-271.）。地球上存在著很多具有各種形態、結構和功能的天然高分子，它們來源豐富且可再生，產物在廢棄后能被自然界中的微生物分解為水、二氧化碳及無機小分子，屬于生物可降解材料。纖維素作為地球上含量最大的天然高分子，生物相容性好、易衍生化，將成為未來的主要化工原料之一(Klemm,?D.;?Heublein,?B.?et?al.?Angew.?Chem.?Int.?Ed.?2005,?44,?3358-3393.)。纖維素已用于紡絲、制膜、生產無紡布和各種纖維素衍生物。共混改性是開發高分子新材料的重要途徑之一。共混材料綜合了各個組分的特點，力學性能、熱穩定性、生物相容性等得到改善和提高，甚至具備了特定的功能。因此，研究與開發完全可再生的、可生物降解的纖維素天然高分子共混材料具有重要意義。植物纖維是最具吸引力的天然增強體之一。天然纖維素具有高強度（模量達數十GPa）和低密度1.47-1.59g/cm³，是力學性能最為優異的天然生物質材料，可比擬鋁（70?GPa）和玻璃纖維（76?GPa）(Wegst?U,?Ashby?M.?Philos?Mag?84(21):2167;?Lyons?W.?J?Chem?Phys?9:377)，而且價格低廉、可完全生物降解，是高性能低成本增強材料，可完全取代能耗高、污染大的玻璃纖維。

研究報導制備全纖維素復合材料的方法有兩種：一是二步法，即先溶解纖維素得到纖維素溶液，然后與纖維素纖維混合凝固(Nishino?T,?Matsuda?I,?Hirao?K.?Macromolecules?37(20):7683)；二是一步法，即纖維素纖維在溶劑中部分溶解，然后與未溶解部分一起凝固，例如Gindl?et?al.?(Gindl?W,?Keckes?J.Polymer?2005,?46(23):10221)采用此方法溶解10?%?v/v的纖維素，余下纖維素作為增強體制備了全纖維素復合材料，這種方法也被稱為“表面選擇溶解法”(Soykeabkaew?N,?Arimoto?N.?Compos?Sci?Technol?2008,?68(10–11):2201)。Gindl(Gindl?W,?Keckes?J.Polymer?2005,?46(23):10221)，Soykeabkaew(Soykeabkaew?N,?Arimoto?N.?Compos?Sci?Technol?2008,?68(10–11):2201)和Duchemin(Duchemin?BJC,?Newman?RH,?Staiger?MP.?Compos?Sci?Technol?2009,?69(7–8):1225)等人一步法制備了離子液體溶劑體系全纖維素復合材料，所用纖維素包括微晶纖維素、山毛櫸纖維、濾紙、竹麻、天絲等天然和人造纖維素纖維，復合材料拉伸強度可達數百MPa。然而，離子液體成本高昂，限制其應用發展。二步法受工藝限制，所報道的研究不多，多以納米纖維素增強的全纖維素材料為主，Qi等人(Qi?H,?Cai?J?Biomacromolecules?2008,?10(6):1597)制備含10wt.%納米纖維素的纖維素膜，拉伸強度達124MPa，比空白纖維素膜高出50%，而且具有很好的透光性。

發明內容

本發明的目的就是針對上述背景技術的現狀，以低污染、低成本、簡便為目標提供一種制備全纖維素層壓材料的新方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

1、配制纖維素溶液：將分子量為1.0×10⁴~1.4×10⁵的纖維素加入到-12.0?℃以下的含有5?-?12?wt.%?氫氧化鈉、0?-?20?wt.%?尿素和0?-?20?wt.%?硫脲混合水溶液，或3?-?12?wt.%?氫氧化鋰、0?-?20?wt.%?尿素和0?-?20?wt.%?硫脲混合水溶液中，并迅速攪拌3-5?min；纖維素溶液的濃度為2-8?wt.%。