[發(fā)明專利]一種聚丙烯/纖維素插層納米晶體組合物及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611168061.4
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106750993B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭娟;焦立超;余敏;盧蕓;殷亞方;姜笑梅;張永剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國林業(yè)科學研究院木材工業(yè)研究所
• 主分類號: C08L23/14
• 分類號: C08L23/14;C08L1/04
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發(fā)明涉及塑料領(lǐng)域的一種聚丙烯/纖維素插層納米晶體組合物及其制備方法。所述聚丙烯/纖維素插層納米晶體組合物，包含有共混的以下組分：聚丙烯、纖維素插層納米晶體；本發(fā)明的聚丙烯/纖維素插層納米晶體組合物，顯著提高了CNCs在聚丙烯的分散性，以及CNCs與聚丙烯的界面相容性，并有效提高了CNCs的熱降解溫度，適宜于熔融共混擠出工藝，此外也提高了聚丙烯的結(jié)晶度，進而顯著提高了聚丙烯組合物的剛性，操作工藝簡單，適用于剛性要求較高的高檔汽車材料、家電材料、醫(yī)用和食品包裝材料等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及塑料領(lǐng)域的一種聚丙烯組合物，進一步地說，是涉及一種聚丙烯/纖維素插層納米晶體組合物及其制備方法。

背景技術(shù)

纖維素是自然界中來源最廣泛，儲量最大的天然生物質(zhì)材料。在適當條件下，無定形區(qū)纖維素分子鏈中β-1,4-糖苷鍵優(yōu)先斷裂得到棒狀纖維素納米晶體(celllulosenanocrystals,CNCs)( B.G.ActaChemicaScandinavica,1949,3,649-650.)。該材料具有高的結(jié)晶度、力學強度、反應活性和透明性，巨大的比表面積，良好的生物相容性，以及獨特的液晶性質(zhì)和手性行為等特性(Moon R.J.,Martini A.,Nairn J.,Simonsen J.,Youngblood J.Chemical Society Reviews,2011,40,3941-3994.)，已成為纖維素深加工利用的研究熱點，在材料和化工等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。

高結(jié)晶度和高力學強度的特性使得CNCs可成為一種優(yōu)異的聚合物增強用添加劑。截至目前，研究人員已報道了大量CNCs增強聚合物的工作，如CNCs增強聚乳酸(John M.J.,Anandjiwala R.,Oksman K.,Mathew A.P.Journal of Applied Polymer Science,2013,127,274-281.)、聚氨酯(Liu H.,Cui S.,Shang S.,Wang D.,Song J.CarbohydratePolymers,2013,96,510-515.)、聚乙烯醇(Rescignano N.,Fortunati E.,Montesano S.,Emiliani S.,Kenny J.M.,Martino S.,Armentano I.Carbohydrate Polymers,2014,99,47-58.)等。

聚丙烯(polypropylene,PP)原料來源豐富、價格便宜，與其他的通用塑料相比具有較好的綜合性能，如相對密度小、加工性能優(yōu)良，拉伸強度、屈服強度以及彈性模量較高，電絕緣性良好，耐化學藥品及耐應力龜裂性能較佳等；制品無毒無味、光澤性好，被廣泛應用于包裝、機械、家電、汽車等領(lǐng)域，己成為五大通用合成樹脂中增長最快速的品種之一。目前，聚丙烯下游消費向高技術(shù)含量、高附加值方向發(fā)展，對差異化、高性能化材料的需求不斷增長。其中，高剛性聚丙烯的研發(fā)是重要發(fā)展方向之一。

CNCs在聚合物中的分散行為以及CNCs與聚合物間界面相容性質(zhì)顯著影響到CNCs增強聚合物的力學強度等性能。現(xiàn)階段，CNCs的制備普遍采用硫酸水解法，該方法水解條件相對溫和，可在較低溫度和較短時間內(nèi)完成，且纖維素表面部分羥基向硫酸根負離子的轉(zhuǎn)變賦予CNCs良好的水分散性。然而，CNCs的親水性致使其與疏水聚合物間界面相容性差，極大制約了CNCs在增強疏水聚合物領(lǐng)域中的應用。此外，CNCs因表面硫酸根負離子具備的催化熱降解特性也極大限制了CNCs增強疏水聚合物的加工和使用溫度范圍。這些均不利于CNCs增強高剛性聚丙烯的制備。