[發明專利]一種纖維素納米晶增強廢棄光盤提取聚碳酸酯的柔性納米復合膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201410158470.0
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103937187A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 余厚詠;陳旺平;張冬子;李志剛;陳國印;楊興遠;徐艷艷
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: C08L69/00
• 分類號: C08L69/00;C08L1/02;C08J5/18;C08J11/08
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 肖承云;徐關壽

技術領域

本發明屬于新型多功能性納米復合膜及其制備領域，特別是涉及一種纖維素納米晶增強廢棄光盤提取聚碳酸酯的柔性復合膜及其制備方法。

背景技術

柔性顯示屏也被叫做“電子紙”,是由柔軟的材料制成、可變型可彎曲的顯示裝置。由于其低功耗,輕便,安裝和運輸方便的特點,正被廣泛地研究，并運用于便攜式電子設備，筆和觸摸輸入等設備。帝人、杜邦薄膜公司在2012年宣布，該公司的聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）薄膜“Teonex”，已在美國柔性顯示器中心開發的7.4英寸柔性OLED顯示屏中被用作電路基板材料。2013年，三星推出了柔性OLED屏幕YOUM，其中用膠片薄膜取代了傳統屏幕的玻璃基板。一般聚酯膠片薄膜透光率為90%，而耐熱性能不高，玻璃化溫度在78℃左右，吸水性較大，PEN則在熱性能方面有所彌補，玻璃化溫度達到120℃，但是價格昂貴。普通純聚碳酸酯膜耐高溫達110～130℃，透光率>90%，霧度<0.2%，但是力學性能及耐熱性都不是很好，特別是在顯示屏的應用上，折射率也不是很高。而將成本低廉的聚碳酸酯（PC）進行適當改性后，有望像PEN薄膜和膠片薄膜一樣代替傳統顯示屏中的玻璃板，應用為柔性顯示屏的基板。

目前，國內處理以PC為主要原料的廢棄光盤多采用焚燒和填埋的傳統處理方法，但這樣的方法非常不適合于廢棄光盤的處置：光盤焚燒處理時會發生裂解,釋放出大量的有害氣體甚至致癌物質,?填埋處置法不僅侵占了有限的耕地,而且光盤難以降解,其含有的重金屬污染土地,使土壤毒化，浪費了大量金屬和聚碳酸酯資源。由此，國內外也報道了采用多種有機溶劑及化學試劑分層回收利用光盤的方法，以回收其中的金屬和染料，并將光盤中的PC完全解聚得到雙酚A和碳酸二甲酯，方法復雜，步驟繁瑣，成本非常高。因此，找到一種簡單的方法直接將廢棄光盤回收成PC材料并制備新型PC復合材料，不僅對廢舊光盤的回收利用及其所帶來的一系列環境和資源問題有所幫助，也能應用于柔性顯示屏這樣的高科技領域，這將是大家所期望的。

纖維素納米晶（CNC）作為生物高聚物增強相之一，比表面積很大，有很高的活性和表面能，而且具有優異的力學性能和生物降解性，可較大地改變聚合物的性能。近年來，通過物理方法把纖維素納米晶復合入聚合物基體中得到性能優異的納米復合物的研究在不斷地進行著，已經成功地增強一些聚合物，如聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚氧乙烯(POE)等。東華大學曾有過將纖維素納米晶加到PC的研究[Xu?W，Qin?Z，Yu?H，Liu?Y，Liu?N，Zhou?Z，Chen?L.?Cellulose?nanocrystals?as?organic?nanofillers?for?transparent?polycarbonate?films.?J?Nanopart?Res?(2013)?15:1562-1570]，聚碳酸酯分子鏈上有大量的酯基，纖維素納米晶表面有很多的羧基，二者之間產生強烈的氫鍵作用，改善了PC的一些性能。但是其所使用的纖維素納米晶是硫酸法制備的，殘余硫酸根會使得CNC的耐熱性變差，同時，由于親水性羥基與疏水性PC相容性不好，因此CNC添加量低，另外，由于表面帶有硫酸根，不利于提高其熱學熱穩定性。

發明內容

本發明提供一種纖維素納米晶（CNC）增強廢棄光盤提取聚碳酸酯（PC）的柔性納米復合膜及其制備方法，工藝簡單快捷、廉價高效，適用于工業化批量生產。其制備方法包括：(1)將纖維素原料加入到檸檬酸和鹽酸的混酸溶液中，于60-100℃反應1-12h，待反應結束后，加入堿液調節至中性，經離心、冷凍干燥后得到表面功能化纖維素納米晶；(2)把廢舊光盤剪碎，加入氯仿攪拌1-18h，再將混合物抽濾，取濾液放入真空烘箱烘干后即可得到聚碳酸酯；(3)?將聚碳酸酯與表面功能化纖維素納米晶在有機溶劑中充分溶解、混合均勻后涂膜，產物真空干燥至恒重即得。

所述步驟（1）中，纖維素原料為麻纖維、秸稈纖維、微晶纖維素、棉花、竹纖維、木漿纖維中的一種或幾種。

所述步驟（1）中，配置所述檸檬酸和鹽酸的混酸溶液時所使用的檸檬酸濃度為3mol/L，鹽酸的濃度為6mol/L，檸檬酸與鹽酸的體積比為9:1。

所述步驟（1）中，纖維素原料與所述混酸溶液的固液比為1:10-90g/mL。

所述步驟（1）中，堿液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氫氧化鈣溶液、氫氧化鋇溶液、碳酸鈉溶液、氨水、碳酸氫鈉溶液和碳酸鉀溶液中的一種，濃度在0.1-6mol/L。