[發明專利]一種聚丙烯/纖維素插層納米晶體母粒、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201611168086.4
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106589602B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 郭娟;殷亞方;盧蕓;焦立超;余敏;姜笑梅;張永剛
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院木材工業研究所
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L1/04;C08J3/22
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明涉及塑料領域的一種聚丙烯/纖維素插層納米晶體母粒，包含有共混的以下組分：聚丙烯、纖維素插層納米晶體；本發明還公開了一種聚丙烯/纖維素插層納米晶體母粒的制備方法及其應用。本發明的聚丙烯樹/纖維素插層納米晶體母粒，利用纖維素插層納米晶體內長鏈烷烴插層修飾賦予纖維素納米晶體與聚丙烯良好的界面相容性、顯著提高了纖維素納米晶體在聚丙烯的分散性，以及纖維素納米晶體與聚丙烯的界面相容性，并有效提高了纖維素納米晶體的熱降解溫度，適用于剛性要求較高的高檔汽車材料、家電材料、醫用和食品包裝材料等領域。

技術領域

本發明涉及塑料領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母粒、制備方法及其應用。

背景技術

纖維素是自然界中來源最廣泛，儲量最大的天然生物質材料。在適當條件下，無定形區纖維素分子鏈中β-1,4-糖苷鍵優先斷裂得到棒狀纖維素納米晶體(celllulosenanocrystals,CNCs)(B.G.Acta Chemica Scandinavica,1949,3,649-650.)。該材料具有高的結晶度、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，在材料和化工等領域具有廣闊的應用前景。

高結晶度和高力學強度的特性使得CNCs可成為一種優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含量、高附加值方向發展，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是重要發展方向之一。

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顯著影響到CNCs增強聚合物的力學強度等性能。現階段，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完成，且纖維素表面部分羥基向硫酸根負離子的轉變賦予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。