[發明專利]一種用于家用電器的納米纖維素復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110330245.0
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113061301A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 甘以明;程新雅;李竹君;王成
• 申請（專利權）人: 廣東職業技術學院
• 主分類號: C08L23/12
• 分類號: C08L23/12;C08L55/02;C08L1/12;C08L5/08;C08L51/04;C08K5/526;C08K5/523
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 朱繼超

本發明屬于家用電器用復合材料技術領域，公開了一種用于家用電器的納米纖維素復合材料及其制備方法。其中，其原料包括熱塑性塑料70～99份、乙酰化改性的納米纖維素1～20份、阻燃劑0.2～0.5份、抗菌劑0.1～1份、增韌劑0.2～1份和抗氧化劑1?10份。本發明通過原料的復配和配比，制備的納米纖維素復合材料，比傳統的家用電器材料強度更高，且具有極低的熱膨脹系數，在同樣的溫度下，比純聚合物材料的熱變形性能低很多，能夠在一定程度上保證家用電器使用安全。此外，本發明通過乙酰氯對納米纖維素進行部分乙酰化改性，降低其親水性，成功得到經乙酰化改性的具有疏水性能的納米纖維素，使其更易與聚合物高分子混合，為納米纖維素產業化發展提供基礎，應用前影響廣泛。

技術領域

本發明涉及家用電器用復合材料技術領域，具體涉及一種用于家用電器的納米纖維素復合材料及其制備方法。

背景技術

家用電器主要是指在家庭及類似場所中使用的各種電器設備，已成為現代家庭生活中不可或缺的部分。家用電器設備按照產品的功能和用途主要分為：廚房電器、清潔電器、聲像電器、控溫電器、醫療健康設備等。目前，家用電器使用的主要是熱塑性塑料以及部分的熱固性塑料。熱塑性塑料主要有酚醛樹脂、環氧樹脂、氨基塑料等，具體包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物(ABS)、高抗沖聚苯乙烯(HIPS)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)等。

但是大多數塑料制品存在機械強度較低、抗沖擊差等缺點。為保證日常生活使用的安全性，家用電器材料往往采用各種增強材料來彌補這些缺點，如玻璃纖維和碳纖維。但是由于玻璃纖維和碳纖維成本高，表面處理難度大，使用后難以回收和降價等問題，限制了家用電器塑料復合材料的發展。

發明內容

本發明提出一種用于家用電器的納米纖維素復合材料及其制備方法，以解決現有技術中存在的一個或多個技術問題，至少提供一種有益的選擇或創造條件。

為了克服上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種用于家用電器的納米纖維素復合材料，按重量份計，其原料包括熱塑性塑料70～99份、乙酰化改性的納米纖維素1～20份、增韌劑0.2～1份和抗氧化劑1-10份。

值得說明的是，納米纖維素(CNF)是納米尺度的纖維素纖維，密度只有1.6g/cm³，而強度卻高達2～3GPa，來源非常廣泛，是一種優秀的可再生可生物降解材料，同時，納米纖維素具有極低的熱變形率，能增強其復合材料的耐熱性和熱穩定性，因此，從理論上來說，納米纖維素非常適合作為家用電器材料的增強劑。但是由于其表面含有大量的羥基，在干燥時非常容易聚團，形成微米甚至毫米級顆粒，破壞其納米級特有的活性，此外，由于CNF的羥基是親水性的，難與大部分疏水的家用電器塑料材料完美混合，導致CNF復合材料混合不勻，界面容易產生分離，因而限制了納米纖維素的大批量生產。

同時，納米纖維素具有低密度和高結晶度的特性，尤其在進行乙酰化改性以后具有高的比強度和極低的熱膨脹系數，其作為復合材料的增強體時，可以增強復合材料的強度和降低熱膨脹系數。

作為上述方案的進一步改進，所述熱塑性塑料選自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物、高抗沖聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯或聚乙烯中的至少一種。

作為上述方案的進一步改進，按重量份計，所述納米纖維素復合材料的原料還包括阻燃劑0.2～0.5份和抗菌劑0.1～1份；所述阻燃劑選自磷酸烷基酯類、磷酸甲苯-二苯酯、碲化合物或硼酸鹽中的至少一種；所述抗菌劑選自香草醛、乙基香草醛類化合物、甲殼素、芥末、蓖麻油中的至少一種；所述增韌劑選自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物、高抗沖聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯或聚乙烯中的至少一種；所述抗氧化劑選自多酚類抗氧化劑或亞磷酸酯類抗氧化劑中的至少一種。優選地，所述多酚類抗氧化劑包括BHT和2246；所述亞磷酸酯類抗氧化劑包括168和626。

如本發明任一項所述的納米纖維素復合材料的制備方法，包括以下步驟：