專利名稱：：一種麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：眾所周知，世界范圍內(nèi)石油儲(chǔ)量逐F1減少，以石油產(chǎn)物為原料的高分子材料在世界范圍內(nèi)的產(chǎn)量持續(xù)快速增長，也就是說增長著的高分子材料產(chǎn)量與不斷上升的能源消耗共同需要更多的類石油資源。此外石油基聚合物的不可降解已經(jīng)對(duì)環(huán)境保護(hù)造成很大的壓力。全球塑料產(chǎn)量約30%作為包裝材料使用，大多數(shù)包裝材料或農(nóng)用薄膜材料經(jīng)一次使用后成了廢棄物。由于質(zhì)輕體大量多、難以降解、不可隨意焚化，閂積月累便成了觸目驚心的"白色污染"。塑料垃圾使環(huán)境惡化，它造成酸雨、臭氧層空洞，釋放的多種有毒化學(xué)氣體將破壞人類的免疫系統(tǒng)，增加癌癥和其它疾病發(fā)病率。同時(shí)目前對(duì)塑料垃圾的填埋處理，不僅占用大量的土地資源，而且破壞土壤生態(tài)平衡、污染地下水源。在尋找石油替代品及可降解高分子材料的努力中，全球產(chǎn)量巨大、可降解再生的天然大分子自然地成為人們的研究重點(diǎn)。2000年美國國家研究委員會(huì)在全國農(nóng)業(yè)生物技術(shù)協(xié)會(huì)上提出了"生物經(jīng)濟(jì)"目標(biāo),通過農(nóng)林生物質(zhì)植物/農(nóng)作物資源利用，加強(qiáng)美國經(jīng)濟(jì)安全性，到2020年化學(xué)基礎(chǔ)產(chǎn)品中至少有10%來自植物的農(nóng)林生物質(zhì)資源，2050年提高到50%。世界經(jīng)合組織(OCED)2004年9月研究報(bào)告指出各國政府應(yīng)大力支持和鼓勵(lì)生物質(zhì)資源領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新。生物質(zhì)是指由植物或動(dòng)物生命體衍生得到的物質(zhì)總稱，主要由有機(jī)物組成。生物質(zhì)最大特點(diǎn)就是在一定條件下，能夠被微生物降解成二氧化碳和水，或者正常掩埋土壤一段時(shí)間后可自行分解成二氧化碳和水，實(shí)現(xiàn)真正意義上的生物降解和綠色環(huán)保。在四大類生物大分子中，能在材料領(lǐng)域有發(fā)展前途的主要涉及植物蛋白質(zhì)和多糖類。纖維素是多糖類天然高分子，地球每年通過光合作用產(chǎn)生的天然纖維素高達(dá)1000億噸，其中絕大多數(shù)尚未被人類利用，它將是今后人類可供選擇的主要有機(jī)高分子材料來源。以纖維素酯為原料，丙三醇及其衍生物、乙二醇、分子量為200400的聚乙二醇等多羥基化合物或其它化合物如水性聚氨酯為增塑劑，經(jīng)擠出、注射或壓塑等成型方法可制備纖維素酯基塑料。但制備得到的纖維素酯基塑料的機(jī)械性能不夠理想、耐水性差，纖維材料密度低、空隙大。天然纖維如劍麻、苧麻或黃麻纖維的密度大多為1.3-1.5g/cm:i，強(qiáng)度可達(dá)345-1100MPa，模量達(dá)20-80GPa。則以天然纖維作為增強(qiáng)材料可以提高生物大分子基體材料的機(jī)械力學(xué)性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種具有很好力學(xué)性能、耐水性能以及可生物降解的復(fù)合材料。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料的制備方法，包括下列歩驟1)以重量份數(shù)配方配料備用增強(qiáng)麻纖維520份；纖維素酯100份；增塑劑1030份；2)在常溫常壓下，將纖維素酯、增塑劑按重量比10:310:1攪拌至均勻，在室溫下密封平衡8h以上，制備得到纖維素酯增塑劑；3)將歩驟3)所述的纖維素酯增塑劑與將520份的歩驟1)所述的增強(qiáng)麻纖維混合；4)經(jīng)模塑或熱壓，制備得到纖維素酯基復(fù)合材料。進(jìn)一歩，所述的增強(qiáng)麻纖維為苧麻、劍麻、黃麻、或洋麻纖維等中的一種。所述的纖維素酯為乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、或乙酸丙酸纖維素等。所述的增塑劑為丙三醇、乙二醇、丙二醇、分子量為200400的聚乙二醇等多羥基化合物、或水、或水性聚氨酯等中的一種。歩驟3)所述的混合或者是指先將歩驟1)所述的增強(qiáng)麻纖維經(jīng)脫膠、梳理、熱壓成麻纖維氈，隨后將麻纖維氈鋪設(shè)在歩驟2)所述的纖維素酯增塑劑中，或者是指直接將歩驟l)所述的增強(qiáng)麻纖維與步驟2)所述的纖維素酯增塑劑在常溫常壓下攪拌至均勻。所述的模塑是指于140150°C、1020MPa條件下用平板硫化機(jī)模壓1030min，隨后室溫冷卻5min以上。所述的熱壓是指于M015(TC、1020MPa條件下用平板硫化機(jī)熱壓1030min，隨后室溫冷卻5min以上。本發(fā)明提供的麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料的制備方法利用麻纖維、纖維素酯等天然可再生的農(nóng)副產(chǎn)品資源，通過相對(duì)簡單可控的加工條件成型，制品具有生物可降解性、利于環(huán)境保護(hù)。所制備的天然纖維增強(qiáng)纖維素酯基復(fù)合材料具有很好力學(xué)性能、耐水性能以及可生物降解的優(yōu)點(diǎn)，可用于汽車、家用電器等有限使用壽命的領(lǐng)域。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一歩闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，但等價(jià)形式的改動(dòng)或修改同樣落于本申請(qǐng)的權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例11)以重量份數(shù)配方配料備用苧麻纖維5份二乙酸纖維素100份；丙三醇10份；2)在常溫常壓下，將二乙酸纖維素、丙三醇按重量比10:1攪拌至均勻，在室溫下密封平衡16h，制備得到二乙酸纖維素\丙三醇；3)直接將苧麻纖維與二乙酸纖維素\丙三醇在常溫常壓下攪拌至均勻；4)于140。C、lOMPa條件下，用平板硫化機(jī)熱壓10min，室溫冷卻5min。實(shí)施例21)以重量份數(shù)配方配料備用聚乙二醇(分子量范圍200400)1030份；2)在常溫常壓下，將二乙酸纖維素、聚乙二醇(分子量范圍200400)按重量比10:2攪拌至均勻，在室溫下密封平衡12h，制備得到二乙酸纖維素\聚乙二醇；3)直接將苧麻纖維與二乙酸纖維素\聚乙二醇在常溫常壓下攪拌至均勻；4)于145。C、lOMPa條件下，用平板硫化機(jī)熱壓20min，室溫冷卻20m丄n。實(shí)施例31)以重量份數(shù)配方配料備用劍麻纖維20份；乙酸丙酸纖維素100份；丙三醇20份；2)在常溫常壓下，將乙酸丙酸纖維素、丙三醇按重量比10:2攪拌至均勻，在室溫下密封平衡20h,制備得到乙酸丙酸纖維素\丙三醇；3)先將20份劍麻纖維經(jīng)脫膠、梳理、熱壓成麻纖維氈，隨后將麻纖維氈鋪設(shè)在乙酸丙酸纖維素\丙三醇中；4)于150'C、15MPa條件下，用平板硫化機(jī)熱壓15min，室溫冷卻15min。苧麻纖維20份;乙酸纖維素100份;實(shí)施例41)以重量份數(shù)配方配料備用黃麻纖維20份;乙酸丙酸纖維素100份:丙三醇20份;2)在常溫常壓下，將乙酸丙酸纖維素、尿素按重量比10:2攪拌至均勻，在室溫下密封平衡16h，制備得到乙酸丙酸纖維素\尿素；3)先將20份黃麻纖維經(jīng)脫膠、梳理、熱壓成麻纖維氈，隨后將麻纖維氈鋪設(shè)在乙酸丙酸纖維素\尿素中；4)于15(TC、20MPa條件下，用平板硫化機(jī)熱壓15min，室溫冷卻2(kin。實(shí)施例51)以重量份數(shù)配方配料備用洋麻纖維20份；乙酸丁酸纖維素100份；丙二醇20份；2)在常溫常壓下，將乙酸丁酸纖維素、丙二醇按重量比10:2攪拌至均勻，在室溫下密封平衡24h，制備得到乙酸丁酸纖維素\丙二醇-,3)先將20份洋麻纖維經(jīng)脫膠、梳理、熱壓成麻纖維氈，隨后將麻纖維氈鋪設(shè)在乙酸丁酸纖維素\丙二醇中；4)于140。C、lOMPa條件下，用平板硫化機(jī)模壓20min，室溫冷卻30min。實(shí)施例61)以重量份數(shù)配方配料備用劍麻纖維15份乙酸丁酸纖維素100份；水性聚氨酯15份；2)在常溫常壓下，將乙酸丁酸纖維素、水性聚氨酯按重量比100:15攪拌至均勻，在室溫下密封平衡16h,制備得到乙酸丁酸纖維素\水性聚氨酯；3)先將15份劍麻纖維經(jīng)脫膠、梳理、熱壓成麻纖維氈，隨后將麻纖維氈鋪設(shè)在乙酸丁酸纖維素\水性聚氨酯中；4)于145。C、lOMPa條件下，用平板硫化機(jī)模壓20min，室溫冷卻20rdn。實(shí)施例71)以重量份數(shù)配方配料備用劍麻纖維10份；纖維素酯100份；水15份；2)在常溫常壓下，將三乙酸纖維素、水按重量比100:15攪拌至均勻，在室溫下密封平衡24h，制備得到三乙酸纖維素\水；3)先將10份劍麻纖維經(jīng)脫膠、梳理、熱壓成麻纖維氈，隨后將麻纖維氈鋪設(shè)在三乙酸纖維素\水中4)于145。C、15MPa條件下，用平板硫化機(jī)模壓15min，室溫冷卻20min。實(shí)施例81)以重量份數(shù)配方配料備用苧麻纖維15份；三乙酸纖維素100份；乙二醇30份；2)在常溫常壓下，將三乙酸纖維素、乙二醇按重量比10:3攪拌至均勻，在室溫下密封平衡24h，制備得到三乙酸纖維素\乙二醇3)先將15份苧麻纖維經(jīng)脫膠、梳理、熱壓成麻纖維氈，隨后將麻纖維氈鋪設(shè)在三乙酸纖維素\乙二醇中；4)于145。C、lOMPa條件下，用平板硫化機(jī)模壓20min，室溫冷卻20min。通過實(shí)施例18制備得到的麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料，在WDW電子萬能試驗(yàn)機(jī)上測其力學(xué)性能，耐水性為濕態(tài)與干態(tài)的抗張強(qiáng)度之比，濕態(tài)強(qiáng)度即為水浸泡4h后所測數(shù)據(jù)。按照上述辦法測試結(jié)果如下表所示-拉伸強(qiáng)度(MPa)楊氏模量(MPa)耐水性(％)未實(shí)施本發(fā)明20±2550±100.59±0.05實(shí)施例129±2760±100.73±0.05實(shí)施例235±2IOOO土IO0.79±0.05實(shí)施例339±21150±100.83±0.05<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1.一種麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料的制備方法，包括下列步驟1)以重量份數(shù)配方配料備用增強(qiáng)麻纖維5～20份；纖維素酯100份；增塑劑10～30份；2)在常溫常壓下，將纖維素酯、增塑劑按重量比10∶3～10∶1攪拌至均勻，在室溫下密封平衡8h以上，制備得到纖維素酯增塑劑；3)將步驟2)所述的纖維素酯增塑劑與將5～20份的步驟1)所述的增強(qiáng)麻纖維混合；4)經(jīng)模塑或熱壓，制備得到麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料。2.如權(quán)利要求1所述的一種麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的增強(qiáng)麻纖維為苧麻、劍麻、黃麻、或洋麻纖維中的-種。3.如權(quán)利要求1所述的一種麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的纖維素酯為乙酸纖維素、乙酸丁酸纖維素、或乙酸丙酸纖維素中的一種。4.如權(quán)利要求1所述的一種麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的增塑劑為丙三醇、多羥基化合物、水、或水性聚氨酯中的一種。5.如權(quán)利要求4所述的一種麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的多羥基化合物為乙二醇、丙二醇、或分子量為200400的聚乙二醇中的一種。6.如權(quán)利要求1所述的一種麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的混合或者是指先將歩驟1)所述的增強(qiáng)麻纖維經(jīng)脫膠、梳理、熱壓成麻纖維氈，隨后將麻纖維氈鋪設(shè)在歩驟3)所述的纖維素酯增塑劑中，或者是指直接將歩驟'i)所述的增強(qiáng)麻纖維與歩驟3)所述的纖維素酯增塑劑在常溫常壓下攪拌至均勻。7.如權(quán)利要求1所述的一種麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟4)所述的模塑是指于140i50。C、1020MPa條件下用平板硫化機(jī)模壓1030min，隨后室溫冷卻5min以上。8.如權(quán)利要求1所述的一種麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，歩驟4)所述的熱壓是指于140150°C、1020MPa條件下用平板硫化機(jī)熱壓1030min，隨后室溫冷卻5min以上。全文摘要本發(fā)明涉及一種麻纖維增強(qiáng)的纖維素酯基復(fù)合材料的制備方法，其步驟為首先將麻纖維經(jīng)脫膠、梳理、熱壓成纖維氈；纖維素酯和增塑劑按一定比例機(jī)械混合，在室溫下密封平衡一定時(shí)間；然后按照設(shè)計(jì)要求將麻纖維氈鋪設(shè)在纖維素酯增塑劑多組分基體中；經(jīng)模塑或熱壓成型方法得到纖維素酯基復(fù)合材料。本發(fā)明所用原料來源廣泛、可降解再生、價(jià)格合理、安全無毒，復(fù)合材料制備方法簡單可控，具有很好的力學(xué)性能和較高的耐水性能，與僅用增塑劑的纖維素酯材料相比，機(jī)械力學(xué)性能明顯提高。所以此復(fù)合材料為一種可完全降解且具備開發(fā)潛質(zhì)的新型材料。文檔編號(hào)C08K5/053GK101302310SQ20081003965公開日2008年11月12日申請(qǐng)日期2008年6月26日優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日發(fā)明者剛孫,曹振博,茹肖,顧莉琴申請(qǐng)人:東華大學(xué)