[發(fā)明專利]一種取向透明納米天然纖維聚酯薄膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410818140.X
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104559083A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋維寧;張丹芬
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇至柔高分子材料有限公司
• 主分類號: C08L67/02
• 分類號: C08L67/02;C08L97/02;C08L1/02;B29C71/02;B29C69/02;B29C47/00;B29C55/14;B29L7/00
• 代理公司: 江陰市永興專利事務(wù)所(普通合伙) 32240
• 代理人: 達(dá)曉玲;施光亞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種取向透明納米天然纖維聚酯薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展，近20多年來塑料的用量急速上升，廢舊塑料垃圾對環(huán)境造成的污染也日益嚴(yán)重。同時(shí)森林資源被大量砍伐，已對生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞。因此保護(hù)森林資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境已成為新世紀(jì)人類共同追求的目標(biāo)。

木塑復(fù)合材料(Wood-Plastics?Composite，簡稱WPC)是利用熱塑性塑料作為基體材料，用木粉、稻殼、麥秸、玉米桿、花生殼、麻纖維等天然纖維作增強(qiáng)相，再加入少量的化學(xué)添加劑和填料，通過一定的加工工藝制作的一種復(fù)合材料，強(qiáng)度高，加工性能好，使用壽命長，并且能夠?qū)U棄的天然纖維再利用，被廣泛用于建材、包裝、家具等領(lǐng)域。

植物纖維和塑料是兩種不同性質(zhì)的高分子聚合物，未經(jīng)處理的植物纖維與塑料的相容性差，塑料與植物纖維結(jié)合不良，導(dǎo)致木塑復(fù)合材料品質(zhì)難以提高。如果為解決植物纖維素與樹脂相容性差的問題，通常使用偶聯(lián)劑來改善樹脂與纖維素的界面結(jié)合能力。盡管如此，其制備的木塑復(fù)合材料難以具備各方面優(yōu)異的性能，如木塑復(fù)合材料中植物纖維的含量低，最高不超過50％，合成樹脂用量多，所制得的產(chǎn)品更接近于合成高分子材料，但其力學(xué)強(qiáng)度和韌性差，且不透明。即采用這種方法制備的木塑復(fù)合材料其各種性能尤其是透明性受到影響。還有一種方法就是將合成樹脂的單體、引發(fā)劑等注入木材中再引發(fā)單體聚合，得到木塑復(fù)合材料。2008年12月10日公開的公開號為CN?101319058A的中國專利《一種木塑符合材料的制備方法及制得的木塑復(fù)合材料》，該專利中將植物纖維的粉末與高分子乳液混合后制成木塑復(fù)合材料，但是這種方法同樣也存在兩相界面黏結(jié)性差，且制品不透明。

納米植物纖維與高分子塑料相結(jié)合，有一個(gè)主要的難題就是納米天然纖維(尺度小于可見光波長380-780nm)能否均勻的分散在高分子基材中，從而獲得較高的物理機(jī)械性能，使拉伸后的薄膜具有透明性。2007年開始，日本、加拿大、瑞典等國在實(shí)驗(yàn)室制得了納米級天然纖維復(fù)合透明膜。但是，其高分子基材都是常溫下為液態(tài)的材料，如丙烯酸樹脂，粘度低，比較容易分散納米天然纖維。至今還沒有公開的報(bào)道有在高粘度的高分子熔體中將納米天然纖維均勻的分散在高分子基材中，通過熔融擠出的方法備制透明薄膜。

從人類開始使用工具起，混合不同的材料都是采用攪拌，技術(shù)上講即剪切混合的方式。如用水泥攪拌機(jī)、螺旋攪拌機(jī)、塑料擠出機(jī)等都是以攪拌的方式產(chǎn)生剪切流動，使得不同材料逐漸均勻混合。對于固體狀態(tài)和粘度很低的液態(tài)混合，剪切攪拌是有效的。但對于不同粘度的高粘度高分子熔體或溶液的混合，或高粘度液體里混合固體材料，如納米纖維，分散要求在微觀尺度時(shí)，剪切混煉已經(jīng)被證明是不行的。

2000年以來，大量的實(shí)踐和研究已表明，全世界公認(rèn)并一直使用的各種塑料擠出機(jī)都不能均勻分散以高粘度高分子材料為基材的納米復(fù)合材料，甚至微米復(fù)合材料。理論計(jì)算表明在任何流動下，相對表面積比達(dá)到1萬時(shí)，均勻分散才有可能。而在我們的特殊拉伸流動下達(dá)到同樣的分散所需能量，比剪切的小5個(gè)數(shù)量級，在給定能量下拉伸能夠產(chǎn)生更多的不同材料之間的表面積，拉伸分散混合效果是剪切效果的200倍以上。同時(shí)在變形速率一定的情況下，拉伸流動中應(yīng)變隨時(shí)間的指數(shù)次方增長，而剪切僅僅是線性增長。被分散相材料在基材里如何變形、形成越來越小的液滴(顆粒)是有規(guī)律的。當(dāng)被分散相的粘度大于基材粘度四倍時(shí)，剪切流動就很難將被分散相打開成小液滴(顆粒)，只變形，而不分開。而拉伸流動沒有此問題，被分散相能夠被打成小液滴(顆粒)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種取向透明納米天然纖維聚酯薄膜及其制備方法，能夠?qū)⑻烊患{米材料均勻的分散在高分子聚酯材料中，熔融擠出后，經(jīng)過縱、橫方向拉伸得到透明性好的木塑復(fù)合薄膜，具有較好的尺寸穩(wěn)定性及平坦性。

為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明所采用的方法是：一種制備取向透明納米天然纖維聚酯薄膜的方法，所述步驟如下：

(1)將直徑為50～300nm，長度小于等于1000nm的納米天然木麻纖維進(jìn)行加熱干燥，加熱溫度為160℃～220℃，控制干燥后的納米天然纖維的含水量小于0.1％，并將干燥后的天然纖維與粉末狀偶聯(lián)劑均勻混合；

(2)將PET顆粒或PEN顆粒或兩者的混合顆粒進(jìn)行加熱干燥，加熱溫度為160℃～190℃，控制含水量小于0.1％；