[發(fā)明專利]一種乙酰化改性植物纖維增強尼龍6復合材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710859642.0
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107603209B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李偉;李鴻宇;張俊;楊新國;劉夢璇;蔣康;賈宏男
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L1/12;C08G69/14;C08G69/16
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

本發(fā)明公開了一種乙酰化改性植物纖維增強尼龍6復合材料的制備方法，該方法是將天然植物進行表面乙酰化處理后作為增強材料，經(jīng)原位陰離子聚合得到乙酰化改性植物纖維增強尼龍6復合材料。該方法不但保持了植物纖維強度，同時降低了植物纖維對陰離子聚合的高阻聚效應，實現(xiàn)了植物纖維與尼龍6的有機結(jié)合，獲得綜合性能優(yōu)良的植物纖維增強尼龍6復合材料，且該方法效率高、污染低，滿足工業(yè)化生產(chǎn)；制備的乙酰化改性植物纖維增強尼龍6復合材料可應用于汽車工業(yè)，以達到輕量化、安全化、舒適化和環(huán)保的整體效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種纖維增強尼龍6復合材料，特別涉及一種乙酰化改性植物纖維增強尼龍6復合材料的制備方法；屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

纖維增強熱塑性樹脂基復合材料(FRTP)具有制品密度小，強度高、韌性比較高、成型周期短、熱塑性樹脂基體可重復利用、制品使用溫度范圍較大等優(yōu)點。FRTP性能雖然優(yōu)越，但是在制品成型過程中卻存在一個較為棘手的問題：由于熱塑性樹脂的分子量太高，F(xiàn)RTP成型過程中因極高熔融粘度的樹脂難以對纖維充分地滲透，復合材料界面粘接強度低，因此制品的綜合性能明顯下降。為了解決該問題，近年來科研人員將原位聚合引入到熱塑性樹脂基復合材料制備中。熱塑性樹脂原位聚合是將單體與纖維混合，并讓單體在特定的條件下聚合轉(zhuǎn)化為熱塑性樹脂，從而得到纖維增強熱塑性樹脂復合材料的成型方法。由于單體粘度非常低，能夠?qū)w維有較好的滲透作用，并在纖維表面發(fā)生聚合，可以顯著改善復合材料界面粘接強度，從而得到性能優(yōu)異的復合材料制品。

天然植物纖維來源廣泛、比強度高、密度小、隔熱和吸音性能優(yōu)異等，而且植物纖維本身不含有毒物質(zhì)，在使用過程中也不會釋放出有害的化學物質(zhì)。由于天然植物纖維具有這些優(yōu)點，使其成為緩解能源危機的一種重要研究材料。

植物纖維增強尼龍6復合材料由于具有價格低廉、可回收、生產(chǎn)能耗低等優(yōu)點于一體，可部分或全部替代玻璃纖維或碳纖維增強熱塑性復合材料應用于汽車工業(yè)，以達到輕量化、安全化、舒適化和環(huán)保的整體效果。采用原位陰離子聚合制備植物纖維增強尼龍6復合材料，雖然能夠有效解決滲透問題，但是陰離子聚合受到了嚴重的阻礙。中國專利申請(公開號為CN105885396 A)公開了一種天然麻纖維增強鑄型尼龍復合材料及其制備方法，以熱處理的天然麻纖維為增強材料，由己內(nèi)酰胺通過陰離子原位聚合制備麻纖維增強尼龍6復合材料；雖然麻纖維經(jīng)過熱處理使得陰離子聚合的阻聚效應顯著減低，但是麻纖維的強度卻明顯下降，導致復合材料的增強效果一般。

可見，原位陰離子聚合制備植物纖維增強尼龍6復合材料迄今仍未解決植物纖維表面處理和陰離子聚合過程阻聚的關(guān)鍵科學瓶頸，其主要原因有：(1)陰離子聚合對聚合環(huán)境的要求極為苛刻；(2)植物纖維表面含有大量的羥基、末端還原性醛基和物理吸附微量水份等雜質(zhì)的存在會使陰離子聚合變得非常困難。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有技術(shù)中，由于天然植物纖維含有大量的羥基等極性基團，使其表面具有強極性且吸濕性較強，導致通過陰離子聚合將天然植物纖維與尼龍6復合過程中出現(xiàn)嚴重的阻聚現(xiàn)象，而目前報道的有效防止阻聚的方法是通過對天然植物纖維進行高溫脫羥基，以降低天然植物纖維對陰離子聚合過程的影響，但是經(jīng)過高溫脫羥基化的天然植物纖維強度明顯下降；針對現(xiàn)有技術(shù)的這些問題，本發(fā)明的目的在于提供一種以乙酰化改性植物纖維為增強材料，制備纖維與尼龍6界面結(jié)合良好，綜合性能優(yōu)良的乙酰化改性植物纖維增強尼龍6復合材料的方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種乙酰化改性植物纖維增強尼龍6復合材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

1)將天然植物進行乙酰化處理，得到乙酰化改性植物纖維；

2)以乙酰化改性植物纖維為增強材料，將己內(nèi)酰胺通過陰離子聚合與乙酰化改性植物纖維原位復合，即得。