[發明專利]一種植物納米纖維增強非水溶性聚合物復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201610079786.X
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105694210B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 卿彥;吳義強;易佳楠;李新功;李賢軍;羅莎;馬珊宏
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L27/06;C08L55/02;C08L97/02;C08K5/42;C08K5/54;C08J3/05
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 楊斌

本發明公開了一種植物納米纖維增強非水溶性聚合物復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將非水溶性聚合物研磨成細小顆粒后分散于分散劑溶液中，形成非水溶性聚合物混合液；(2)對非水溶性聚合物混合液進行剪切分散和微射流納米均質化處理，得到非水溶性聚合物懸浮液；(3)將非水溶性聚合物懸浮液與植物納米纖維膠體混合并分散均勻，得到非水溶性聚合物和植物納米纖維的混合懸浮液；(4)將非水溶性聚合物和植物納米纖維的混合懸浮液進行干燥、造粒、成型，即得到植物納米纖維增強非水溶性聚合物復合材料。本發明的制備方法解決了植物納米纖維在非水溶性聚合物基體中易團聚、界面融合差、難以充分發揮納米纖維增強效果的關鍵問題。

技術領域

本發明涉及一種植物纖維增強聚合物復合材料的制備方法，尤其涉及一種植物納米纖維增強非水溶性聚合物復合材料的制備方法。

背景技術

植物納米纖維是一種新型的來源于植物資源的優異納米材料，常通過強酸水解或高壓機械剪切的方法制取，它不僅擁有豐富的資源儲量、精細的納米結構，還具有良好的力學性能、天然的網絡結構，是一種理想的聚合物基復合材料增強體。植物納米纖維的彈性模量接近150GPa，拉伸強度高達2GPa，可與玻璃纖維、碳纖維相媲美。由于植物納米纖維力學性能好、長徑比大，且呈高度網絡交織，能顯著提高聚合物的力學強度、熱穩定性。植物納米纖維表面含有豐富的親水基團，在水溶液中具有較好的分散效果，利用植物納米纖維增強水溶性聚合物時，只需將二者溶入水中充分攪拌分散、除去水分即可。然而，制備植物納米纖維增強非水溶性聚合物時，由于復合兩相極性差異大，需先將植物納米纖維進行疏水改性處理，然后將處理后的纖維干燥，再與聚合物混合、混煉成型。將親水性的植物納米纖維疏水化處理需要復雜的工藝，生產成本高，且纖維處理后也很難達到滿意的效果。此外，處理后的纖維易團聚，與聚合物基體難以充分分散，界面結合力差，其增強效果顯著減低。因此，研發一種成本較低的提高植物納米纖維在非水溶性聚合物中的分散性，以改善二者之間的界面融合與界面結合強度，是獲得高性能植物納米纖維增強聚合物復合材料的核心與關鍵。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種成本較低的植物納米纖維增強非水溶性聚合物復合材料的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種植物納米纖維增強非水溶性聚合物復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將非水溶性聚合物研磨成細小顆粒后分散于分散劑溶液中，形成非水溶性聚合物混合液；所述非水溶性聚合物為聚丙烯、聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等非水溶性聚合物；

(2)對所述非水溶性聚合物混合液進行剪切分散和微射流納米均質化處理，得到非水溶性聚合物懸浮液；

(3)將所述非水溶性聚合物懸浮液與植物納米纖維膠體(植物納米纖維與水的混合物，呈膠體狀)混合并分散均勻，得到非水溶性聚合物和植物納米纖維的混合懸浮液；

(4)將所述非水溶性聚合物和植物納米纖維的混合懸浮液進行干燥、造粒、成型，即得到植物納米纖維增強非水溶性聚合物復合材料。

上述的制備方法，優選的，所述步驟(1)中，分散劑為十二烷基苯磺酸鈉與水性硅烷偶聯劑KH-450的混合物；所述十二烷基苯磺酸鈉與水性硅烷偶聯劑KH-450的質量比為10～12:1。本發明的混合分散劑不僅能夠有效分散非水溶性聚合物微粒；還能提高植物纖維與聚合物之間的界面融合。

上述的制備方法，優選的，所述步驟(1)中，分散劑溶液為分散劑的水溶液，分散劑溶液中分散劑與去離子水的比值為8～10mg/mL，非水溶性聚合物與分散劑溶液的質量比為1:8～12。

上述的制備方法，優選的，所述步驟(2)中，剪切分散采用膠體磨進行分散，膠體磨的轉速為2000～3000r/min，磨盤之間的距離為0.1～0.3μm；剪切的時間為2～3h。通過控制膠體磨的轉速和磨盤間距控制聚合物的粒徑。