一种含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/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纳米微晶纤维素改性聚己二酸/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/对苯二甲酸丁二酯和1‑20份改性纳米微晶纤维素，通过高速共混后挤出造粒；所述改性纳米微晶纤维素通过如下方法制备：将纳米微晶纤维素与无水乙醇混合，超声分散得纳米微晶纤维素悬浮液；将偶联剂溶于无水乙醇中配成偶联剂溶液；将所述纳米微晶纤维素悬浮液和偶联剂溶液混合，75‑85℃回流2‑4h；冷却至室温，经离心分离、烘干后得到所述改性纳米微晶纤维素。本发明专利技术通过纳米微晶纤维素经有机改性，可以有效降低界面阻力，提高其与基体材料的相容性，能满足聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的改性需求。

A kind of polyadipic acid/butylene terephthalate composites modified with Nanocrystalline Cellulose and its preparation method

The invention discloses a modified polyadipic acid/butylene terephthalate composite material containing nano-microcrystalline cellulose, which comprises the following components: 100 parts of polyadipic acid/butylene terephthalate and 1 20 parts of modified nano-microcrystalline cellulose, which are extruded and granulated by high-speed blending; the modified nano-microcrystalline cellulose is prepared by the following methods: nano-microcrystalline cellulose and nano-microcrystalline cellulose are prepared by the following The nano-microcrystalline cellulose suspension was prepared by mixing anhydrous ethanol and ultrasonic dispersion; the coupling agent was dissolved in anhydrous ethanol to form a coupling agent solution; the nano-microcrystalline cellulose suspension and the coupling agent solution were mixed, refluxed at 75 85 C for 2 4 h; and cooled to room temperature, separated by centrifugation and dried to obtain the modified nano-microcrystalline cellulose. By organic modification of nanocrystalline cellulose, the interfacial resistance can be effectively reduced, the compatibility between Nanocrystalline Cellulose and matrix material can be improved, and the modification requirement of polyadipic acid/butylene terephthalate can be met.

【技术实现步骤摘要】
一种含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/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，尤其涉及一种含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/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。纤维素是自然界中含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50％以上，是制备纳米微晶纤维素的主要原料。棉花纤维、竹纤维、香蕉纤维、木材、甘蔗2等，都是纤维素的丰富来源。棉花是纤维素含量最高的植物之一，其所含的纤维素质地柔软，强度大，是品质最好的植物纤维。经过稀碱处理后可用于生产纤维素酯，纤维素醚和纳米微晶纤维素；从竹子中提取的竹纤维不仅可用于造纸，也可用于制造特殊的纤维，而且我国的福建省泉州市是世界上最大的竹纤维生产基地，能够为竹纤维的制备提供大量原材料；木材不仅是造纸工业的只要原料，也是纤维素化学工业的重要资源。除植物界外，细菌、动物也是纤维素的重要来源。与植物纤维素相比，细菌纤维素无木质素和半纤维素等副产物，具有更高的分子量、结晶度、超精细的网络结构和纤维素含量，由其制备得到的纳米微晶纤维素具有更高的纯度。由于纳米微晶纤维素具有纳米级网状结构、纳米尺寸效应和高比表面积和高力学性能，使其拥有优越的机械性能，作为增强体，对复合材料的机械性能和热稳定性等有显著影响，并且纳米微晶纤维素对原有材料的特性不会产生较大影响。同时它具有生物分解特性，这让它越来越广泛的用作聚合物基底的增强剂。由于纳米微晶纤维素不但具有纤维素来源广、无毒、可生物降解等优点，还具有比表面积大、透明、强度高、纳米尺寸效应、方便化学改性和功能化等优势，纳米微晶纤维素在增强复合材料、催化剂载体、过滤分离、药物载体等领域有着广泛的应用潜力。因此将纳米微晶纤维素进行改性，并引入到聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯体系中开发可再生资源含纳米微晶纤维素的复合材料具有可观的经济效益和社会价值。目前尚无将纳米微晶纤维素应用于降解复合材料的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料及其制备方法，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：一种含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/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/对苯二甲酸丁二酯和1-20份改性纳米微晶纤维素，通过高速共混后挤出造粒；所述改性纳米微晶纤维素通过如下方法制备：步骤一，将纳米微晶纤维素与无水乙醇混合，超声分散得纳米微晶纤维素悬浮液；步骤二，将偶联剂溶于无水乙醇中配成偶联剂溶液；步骤三，将所述纳米微晶纤维素悬浮液和偶联剂溶液混合，75-85℃回流2-4h；步骤四，冷却至室温，经离心分离、烘干后得到所述改性纳米微晶纤维素。作为优选的技术方案，所述偶联剂的添加量是纳米微晶纤维素质量的0.5-2％。作为优选的技术方案，所述偶联剂可采用硅烷偶联剂，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，所述含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，还包括如下质量份的组分：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，所述抗氧剂为四(β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯或双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚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纳米微晶纤维素改性聚己二酸/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，将所述纳米微晶纤维素与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯一起置于高速共混机中进行混合；步骤二，将上述混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中挤出造粒获得所述含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料。作为优选的技术方案，步骤一中还包括将所述润滑剂、抗氧剂、热稳定剂、光敏剂与所述纳米微晶纤维素与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯一起共混。作为优选的技术方案，还包括如下步骤：步骤三，将步骤二获得的所述含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，经注塑成型制得型材。本专利技术通过纳米微晶纤维素经有机改性，可以有效降低界面阻力，提高其与基体材料的相容性，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1一种含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/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)将一定量上述纳米微晶纤维素与50ml无水乙醇混合，超声分散10min得分散均匀的悬浮液；将γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(KH550)(按纳米微晶纤维素质量份数的0.5％加入)溶于50ml无水乙醇；将均匀悬浮液与偶联剂溶液混合均匀于80℃下回流3-5h；冷却至室温，经离心分离，80℃真空烘箱中烘干。即制得偶联剂改性纳米微晶纤维素；(2)将上述改性纳米微晶纤维素与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、润滑剂、抗氧剂、热稳定剂、光敏剂一起，置于高速共混机中进行混合；(3)将上述混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中挤出造粒；(4)上述复合材料粒子经注塑成型制得标准测试样条，备用。实施例2一种含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/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)将一定量上述纳米微晶纤维素与50ml无水乙醇混合，超声分散10min得分散均匀的悬浮液；将γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(KH550)(按纳米微晶纤维素质量份数的0.5％加入)溶于50ml无水乙醇；将均匀悬浮液与偶联剂溶液混合均匀于80℃下回流3-5h；冷却至室温，经离心分离，80℃真空烘箱中烘干。即制得偶联剂改性纳米微晶纤维素；(2)将上述改性纳米微晶纤维素与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、润滑剂、抗氧剂、热稳定剂、光敏剂一起，置于高速共混机中进行混合；(3)将上述混合均匀的原料置于双螺杆挤出机中挤出造粒；(4)上述复合材料粒子经注塑成型制得标准测试样条，备用。实施例3一种含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/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)将一定量上述纳米微晶纤维素与50ml无水乙醇混合，超声分散10min得分散均匀的悬浮液；将γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(KH550)(按纳米微晶纤维素质量分数的0.5％加入)溶于50ml无水乙醇；将均匀悬浮液与偶联剂溶液混合均匀于80℃下回流3-5h；冷却至室温，经离心分离，80℃真空烘箱中烘干。即制得偶联剂改性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/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/对苯二甲酸丁二酯和1‑20份改性纳米微晶纤维素，通过高速共混后挤出造粒；所述改性纳米微晶纤维素通过如下方法制备：步骤一，将纳米微晶纤维素与无水乙醇混合，超声分散得纳米微晶纤维素悬浮液；步骤二，将偶联剂溶于无水乙醇中配成偶联剂溶液；步骤三，将所述纳米微晶纤维素悬浮液和偶联剂溶液混合，75‑85℃回流2‑4h；步骤四，冷却至室温，经离心分离、烘干后得到所述改性纳米微晶纤维素。

【技术特征摘要】
1.一种含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/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/对苯二甲酸丁二酯和1-20份改性纳米微晶纤维素，通过高速共混后挤出造粒；所述改性纳米微晶纤维素通过如下方法制备：步骤一，将纳米微晶纤维素与无水乙醇混合，超声分散得纳米微晶纤维素悬浮液；步骤二，将偶联剂溶于无水乙醇中配成偶联剂溶液；步骤三，将所述纳米微晶纤维素悬浮液和偶联剂溶液混合，75-85℃回流2-4h；步骤四，冷却至室温，经离心分离、烘干后得到所述改性纳米微晶纤维素。2.如权利要求1所述的含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，其特征在于，所述偶联剂的添加量是纳米微晶纤维素质量的0.5-2％。3.如权利要求1所述的含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。4.如权利要求1所述的含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，其特征在于，还包括如下质量份的组分：5.如权利要求4所述的含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙中的一种或两种的混合物；所述抗氧剂为四(β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯或双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚中的一种或两种的混合物。6.如权利要求4所述的含纳米微晶纤维素改性聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯复合材料，其特征在于，所...

【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