一种含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，包括如下质量份的组分：100份聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、1‑20份氧化玻璃纤维、1‑20份碱处理蔗渣纤维，通过高速共混后挤出造粒。本发明专利技术将蔗渣纤维与玻璃纤维经有机改性处理，可以有效降低界面阻力，提高其与基体材料的相容性，实现复合材料在使用过程中的有效应力传递并获得较好的综合力学性能，能满足聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的改性需求。

A Binary Fiber Modified Polyadipic Acid/Butylene Terephthalate Composite and Its Preparation Method

The invention discloses a binary fiber modified polyadipic acid/butylene terephthalate composite material, which comprises the following components: 100 parts of polyadipic acid/butylene terephthalate, 1 20 parts of oxidized glass fiber, 1 20 parts of alkali treated bagasse fiber, and extrusion granulation after high speed blending. The organic modification of bagasse fibers and glass fibers can effectively reduce the interfacial resistance, improve the compatibility with the matrix material, realize effective stress transfer during the use of composite materials and obtain better comprehensive mechanical properties, and meet the modification requirements of polyadipic acid/butylene terephthalate.

【技术实现步骤摘要】
一种含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料及其制备方法
本专利技术涉及可完全生物降解的高分子复合材料领域，尤其涉及一种含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯具有优异的加工性能，在工业、农业、家居、包装等领域具有很广泛的应用前景。但是，单一的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯具有拉伸强度不足、成本高等缺点，需要借助改性来改善其机械性能并降低成本。蔗渣是制糖产业的副产物，制糖用的甘蔗经过压榨和浸提等工艺后，剩余的纤维渣状物即为蔗渣。蔗渣的成分以纤维素为主，还含有一定量的木素和半纤维素。蔗渣是一种优良的植物纤维原料，具有潜在的应用价值。作为我国最大的产糖区，广西每年的产糖量达到全国的50％以上，相应地每年大约产生700万吨以上的蔗渣。通过对干燥后的蔗渣成分进行分析，得到的检测结果为：木素、全纤维素、灰分、多缩戊糖、苯和醇抽出物、1％NaOH的抽出物分别为占20.85、59.01、1.2、20.63、4.23、35.95％。蔗渣主要是由纤维素、戊聚糖和木质素构成的。从分子结构上来看，蔗渣的纤维素分子的空间结构与棉花的较为相似，二者的结构都具有一定的螺纹状，具体表现为长链状的聚葡萄糖。蔗渣纤维素的化学性质十分稳定，不易发生化学反应，还具有一定的耐腐蚀性能。戊聚糖是一种以木糖和阿拉伯糖为主要单体的多聚物，聚合度比较低(约为200)，其中还含有其他数种糖单元，如葡萄糖、阿拉伯糖、木糖等，不具备耐腐蚀的性能。木质素由紫丁香基、愈创木基以及对羟苯基这三个基本单元构成，分子量较大，以酚醚、C—C的形式连接单体，聚合度约为几百左右。蔗渣的用途归纳起来有三类：一是作为糖厂自身的锅炉燃料，以节约生产成本，在目前的情况下这是蔗渣的主要用途；二是作为纤维来源，应用在造纸、复合材料等领域；三是作为其它工业的原料，制造出其它工业产品，例如以蔗渣为原料生产生物乙醇、糠醛、木糖醇等。玻璃纤维在聚合物增强改性方面应用十分广泛，特别是在改善强度性能、热稳定性能以及尺寸稳定性方面作用尤为突出，且凭借较低的价格以及丰富的原料来源成为了使用最多的纤维类增强材料。玻璃纤维，又叫玻璃无机纤维，按其工艺角度可分为纺织玻璃纤维、绝缘玻璃纤维和玻璃纤维特种产品3类。纺织玻璃纤维有长丝与短纤维之分，用以加工成中间产品或最终产品，玻璃纤维也叫玻璃棉或玻璃毛。绝缘玻璃纤维主要用于保温、保冷、隔音和防燃。玻璃纤维特种产品有光导纤维、石英纤维和石英玻璃纤维等。玻璃纤维最早最重要的应用在于第二次世界大战期间，采用玻璃纤维增强聚酯制成的雷达罩。发展至今，由于其具有特殊性能，广泛应用于石油、化工、冶炼、交通、电力、电子通讯、航空航天等工业领域，以及军事工程、民用生活用品的各个领域。随着增强改性聚合物材料的发展，以单一聚合物为基体的复合材料已经很难满足使用需求了，在很多情况下需要使用两相或多相共混体系作为增强基体。玻璃纤维在增强体系中主要起到钢筋骨架的作用，吸收破坏时的能量，因此可以提高制品的强度，同时可以改善复合材料的热性能和尺寸稳定性。因此将原料来源广泛的玻璃纤维与废弃的蔗渣进行复合使用，开发含蔗渣纤维与玻璃纤维复合改性聚己二酸对苯二甲酸丁二酯复合材料具有可观的经济效益和社会价值。目前尚无将蔗渣纤维与玻璃纤维应用于降解材料合成的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，以解决
技术介绍
存在的上述缺陷。本专利技术是通过如下的技术方案实现的：一种含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，包括如下质量份的组分：100份聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、1-20份氧化玻璃纤维、1-20份碱处理蔗渣纤维，通过高速共混后挤出造粒。作为优选的技术方案，所述氧化玻璃纤维通过如下方法制备：将直径8-12μm的短切玻璃纤维置于500-600℃马弗炉中煅烧1-3h，冷却后置于次氯酸溶液中，使其充分氧化，结束后用水洗涤、烘干，得到所述氧化玻璃纤维。作为优选的技术方案，所述次氯酸溶液的浓度为0.05mol/L，反应温度为70-80℃。作为优选的技术方案，所述碱处理蔗渣纤维通过如下方法制备：步骤一，将蔗渣粉碎，磨成粒径小于200目的粉状，然后烘干，得粉状蔗渣纤维；步骤二，将步骤一中得到的所述粉状蔗渣纤维浸入碱液中常温下处理2-3小时，然后经水洗脱碱、酸浴脱碱、水洗至中性，干燥后得所述碱处理蔗渣纤维。所述碱液可以采用常规的碱性物质配制，例如各类无机碱或有机碱，包括但不限于：氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、二乙胺、三乙胺、二乙基三胺、三乙醇胺等等。优选采用无机碱，无机碱中优选采用氢氧化钾。优选的，所述碱液的质量百分浓度为1-5％。作为优选的技术方案，所述含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，还包括如下质量份的组分：润滑剂0.2-1份、热稳定剂0.1-1份、光敏剂0.2-0.3份。作为优选的技术方案，所述润滑剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙中的一种或两种的混合物。作为优选的技术方案，所述热稳定剂为顺丁烯二酸酐或环氧大豆油中的一种或两种的混合物。作为优选的技术方案，所述光敏剂为二硫代氨基甲酸铁或硬脂酸铁中的一种或两种的混合物。作为优选的技术方案，所述聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的数均分子量为3.6×104。本专利技术的第二个目的是提供一种制备上述含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料的方法，具体采用如下步骤：步骤一，将所述氧化玻璃纤维和碱处理蔗渣纤维与无水乙醇混合，超声分散得二元纤维悬浮液；步骤二，将偶联剂溶于无水乙醇中配成偶联剂溶液；步骤三，将所述二元纤维悬浮液和偶联剂溶液混合，75-85℃回流3-5h；步骤四，冷却至室温，经离心分离、烘干后得到改性二元纤维；步骤五，将步骤四中得到的所述改性二元纤维与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯一起置于高速共混机中进行混合，混合均匀后置于双螺杆挤出机中挤出造粒获得所述含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料。作为优选的技术方案，所述偶联剂为硅烷偶联剂，例如γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(KH550)或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)。作为优选的技术方案，步骤五中还包括将所述润滑剂、热稳定剂、光敏剂与所述改性二元纤维、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯共混。作为优选的技术方案，还包括如下步骤：步骤六，步骤五获得的所述含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，经注塑成型制得型材。本专利技术将蔗渣纤维与玻璃纤维经有机改性处理，可以有效降低界面阻力，提高其与基体材料的相容性，实现复合材料在使用过程中的有效应力传递并获得较好的综合力学性能，能满足聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的改性需求。而光敏剂的引入也可以有效缩短以该复合材料为基材的一次性制品的降解周期。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行阐述，但并不限制本专利技术。实施例1一种含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料及其制备方法，按质量份数计算，其组成和含量如下：上述配方按照下列步骤进行反应：(1)将烘干的蔗渣置于粉碎机中粉碎成小块，然后用球磨机磨成粉，过200目筛子，得到粉状蔗渣纤维，随后置于80℃真空烘箱中烘干。(2)将上述蔗渣纤维分别浸入质量浓度为1-5％的碱液中(固液质量混本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，其特征在于，包括如下质量份的组分：100份聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、1‑20份氧化玻璃纤维、1‑20份碱处理蔗渣纤维，通过高速共混后挤出造粒。

【技术特征摘要】
1.一种含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，其特征在于，包括如下质量份的组分：100份聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、1-20份氧化玻璃纤维、1-20份碱处理蔗渣纤维，通过高速共混后挤出造粒。2.如权利要求1所述的一种含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，其特征在于，所述氧化玻璃纤维通过如下方法制备：将直径8-12μm的短切玻璃纤维置于500-600℃马弗炉中煅烧1-3h，冷却后置于次氯酸溶液中，使其充分氧化，结束后用水洗涤、烘干，得到所述氧化玻璃纤维。3.如权利要求2所述的一种含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，其特征在于，所述次氯酸溶液的浓度为0.05mol/L，反应温度为70-80℃。4.如权利要求1所述的一种含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，其特征在于，所述碱处理蔗渣纤维通过如下方法制备：步骤一，将蔗渣粉碎，磨成粒径小于200目的粉状，然后烘干，得粉状蔗渣纤维；步骤二，将步骤一中得到的所述粉状蔗渣纤维浸入碱液中常温下处理2-3小时，然后经水洗脱碱、酸浴脱碱、水洗至中性，干燥后得所述碱处理蔗渣纤维。5.如权利要求4所述的一种含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，其特征在于，所述碱液中的碱性物质为无机碱，所述碱液的质量百分浓度为1～5％。6.如权利要求5所述的一种含二元纤维改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，其特征在于，所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种。7.如权利要求1所述的一种含二元纤维改性聚己...

【专利技术属性】
技术研发人员：施晓旦，杨刚，金霞朝，
申请(专利权)人：上海东升新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31