本发明专利技术公开了一种取向透明纳米天然纤维聚酯薄膜及其制备方法，将纳米天然纤维干燥并与偶联剂混合，将其与PET或PEN粉末混合，通过分散挤出和拉伸分散混合设备，得到未拉伸膜，未拉伸膜在高温下分别进行纵向和横向的拉伸得到取向透明纳米天然纤维聚酯薄膜。本发明专利技术在高温熔融状态下将纳米天然纤维均匀分散到聚酯材料中，解决了两相界面粘结性差和纳米材料团聚的问题，并拉伸得到透明的复合薄膜，薄膜透明性好，有光泽，具有优良的机械性能、抗张强度和抗冲击强度；挺度好，尺寸稳定，适于印刷、纸袋等二次加工；有优良的耐热、耐寒性和良好的耐化学药品性和耐油性，可广泛的应用于包装、电子、光电、薄膜开关、面板及柔性显示基材等产品上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
随着全球经济发展，近20多年来塑料的用量急速上升，废旧塑料垃圾对环境造成 的污染也日益严重。同时森林资源被大量砍伐，已对生态环境造成极大的破坏。因此保护 森林资源，保护生态环境已成为新世纪人类共同追求的目标。 木塑复合材料（Wood-Plastics Composite，简称WPC)是利用热塑性塑料作为基 体材料，用木粉、稻壳、麦秸、玉米杆、花生壳、麻纤维等天然纤维作增强相，再加入少量的化 学添加剂和填料，通过一定的加工工艺制作的一种复合材料，强度高，加工性能好，使用寿 命长，并且能够将废弃的天然纤维再利用，被广泛用于建材、包装、家具等领域。 植物纤维和塑料是两种不同性质的高分子聚合物，未经处理的植物纤维与塑料的 相容性差，塑料与植物纤维结合不良，导致木塑复合材料品质难以提高。如果为解决植物 纤维素与树脂相容性差的问题，通常使用偶联剂来改善树脂与纤维素的界面结合能力。尽 管如此，其制备的木塑复合材料难以具备各方面优异的性能，如木塑复合材料中植物纤维 的含量低，最高不超过50%，合成树脂用量多，所制得的产品更接近于合成高分子材料，但 其力学强度和韧性差，且不透明。即采用这种方法制备的木塑复合材料其各种性能尤其是 透明性受到影响。还有一种方法就是将合成树脂的单体、引发剂等注入木材中再引发单体 聚合，得到木塑复合材料。2008年12月10日公开的公开号为CN 101319058A的中国专利 《一种木塑符合材料的制备方法及制得的木塑复合材料》，该专利中将植物纤维的粉末与高 分子乳液混合后制成木塑复合材料，但是这种方法同样也存在两相界面黏结性差，且制品 不透明。 纳米植物纤维与高分子塑料相结合，有一个主要的难题就是纳米天然纤维（尺度 小于可见光波长380-780nm)能否均匀的分散在高分子基材中，从而获得较高的物理机械 性能，使拉伸后的薄膜具有透明性。2007年开始，日本、加拿大、瑞典等国在实验室制得了纳 米级天然纤维复合透明膜。但是，其高分子基材都是常温下为液态的材料，如丙烯酸树脂， 粘度低，比较容易分散纳米天然纤维。至今还没有公开的报道有在高粘度的高分子熔体中 将纳米天然纤维均匀的分散在高分子基材中，通过熔融挤出的方法备制透明薄膜。 从人类开始使用工具起，混合不同的材料都是采用搅拌，技术上讲即剪切混合的 方式。如用水泥搅拌机、螺旋搅拌机、塑料挤出机等都是以搅拌的方式产生剪切流动，使得 不同材料逐渐均匀混合。对于固体状态和粘度很低的液态混合，剪切搅拌是有效的。但对于 不同粘度的高粘度高分子熔体或溶液的混合，或高粘度液体里混合固体材料，如纳米纤维， 分散要求在微观尺度时，剪切混炼已经被证明是不行的。 2000年以来，大量的实践和研宄已表明，全世界公认并一直使用的各种塑料挤出 机都不能均匀分散以高粘度高分子材料为基材的纳米复合材料，甚至微米复合材料。理论 计算表明在任何流动下，相对表面积比达到1万时，均匀分散才有可能。而在我们的特殊拉 伸流动下达到同样的分散所需能量，比剪切的小5个数量级，在给定能量下拉伸能够产生 更多的不同材料之间的表面积，拉伸分散混合效果是剪切效果的200倍以上。同时在变形 速率一定的情况下，拉伸流动中应变随时间的指数次方增长，而剪切仅仅是线性增长。被分 散相材料在基材里如何变形、形成越来越小的液滴（颗粒）是有规律的。当被分散相的粘 度大于基材粘度四倍时，剪切流动就很难将被分散相打开成小液滴（颗粒），只变形，而不 分开。而拉伸流动没有此问题，被分散相能够被打成小液滴（颗粒）。
技术实现思路
本专利技术提出了，能够将天然纳 米材料均匀的分散在高分子聚酯材料中，熔融挤出后，经过纵、横方向拉伸得到透明性好的 木塑复合薄膜，具有较好的尺寸稳定性及平坦性。 为实现这一目的，本专利技术所采用的方法是：一种制备取向透明纳米天然纤维聚酯 薄膜的方法，所述步骤如下： (1)将直径为50?300nm，长度小于等于IOOOnm的纳米天然木麻纤维进行加热干 燥，加热温度为160°C?220°C，控制干燥后的纳米天然纤维的含水量小于0. 1%，并将干燥 后的天然纤维与粉末状偶联剂均匀混合； ⑵将PET颗粒或PEN颗粒或两者的混合颗粒进行加热干燥，加热温度为160°C? 190°C，控制含水量小于0. 1% ; (3)将干燥后的聚酯颗粒研磨成粉末后，与带界面偶联剂的纳米天然纤维均匀混 合，并加入防止薄膜粘连的添加剂，将混合粉末经过输送加热，在290°C下熔融送入特殊分 散挤出机的料斗内，并通过网孔径小于等于Hym的不锈钢丝网过滤，再通过特殊拉伸设 备混合均匀后，使纳米天然纤维均匀分散到聚酯材料中，在3mm的狭缝状衣架式模具中挤 出熔体膜； (4)熔体膜在30?60°C的冷却辊上急冷得到未拉伸薄膜，将未拉伸薄膜预热，预 热温度为120°C，预热后的未拉伸薄膜在低速辊和高速辊之间沿纵向进行3. 5?5倍的倍率 进行单轴拉伸，并在拉伸处的膜下方20-40_处采用900°C的红外灯进行加热；之后，在经 过横向拉伸，拉伸温度为120?180°C，拉伸后在160?250°C的温度下热定型1?IOOs ; (5)将拉伸后的薄膜在120?160°C下进行热松弛处理后，即可得到纳米天然纤维 聚酯薄膜。 所述天然纤维的重量百分比为1?40%，聚酯材料的重量百分比为60?98%，添 加剂的重量百分比为1?10%。 拉伸后薄膜的厚度为12?250 μ m。 所述界面偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、异氰酸酯类偶联剂、铝酸酯偶联 剂中的一种或多种。 所述特殊拉伸设备三级分散混炼段，每一级能够减小被分散相的团聚尺寸10倍， 3级之后，能够减小1000倍。 一种采用上述方法所制备的取向透明纳米天然纤维聚酯薄膜，所述薄膜包括纳米 天然纤维和聚酯材料，纳米天然纤维被均匀分散在聚酯材料中，所述纳米天然纤维包括纳 米天然木纤维、纳米天然麻纤维或纳米天然木纤维和纳米天然麻纤维混合，所述纳米天然 纤维的尺度小于可见光波，所述纳米天然纤维的直径为50?300nm，长度小于等于lOOOnm， 所述聚酯材料包括聚2, 6-萘二甲酸乙二醇酯或聚2, 6-苯二甲酸乙二醇酯，所述薄膜的厚 度为12?250 μ m。 所述天然纤维的重量百分比为1?40%，所述聚酯材料的重量百分比为60? 98%〇 所述薄膜在30?100°C下的膨胀系数小于等于15ppm/°C，大于等于lppm/°C。 所述薄膜的全光线透过率大于等于85 %。 所述薄膜的浊度小于1. 5%。 其有益效果是：本专利技术在高温熔融状态下将纳米天然纤维均匀分散到聚酯材料 中，解决了两相界面粘结性差和纳米材料容易团聚的问题，并拉伸得到透明的复合薄膜，该 薄膜具有透明性好，有光泽，具有优良的机械性能、抗张强度和抗冲击强度；挺度好，尺寸稳 定，适于印刷、纸袋等二次加工；有优良的耐热、耐寒性和良好的耐化学药品性和耐油性，可 广泛的应用于包装、电子、光电、薄膜开关、面板及柔性显示基材等产品上。【附图说明】 本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中： 图1是本专利技术所述定制混合设备的结构示意图。【具体实施方式】 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备取向透明纳米天然纤维聚酯薄膜的方法，其特征在于，所述步骤如下：(1)将直径为50～300nm，长度小于等于1000nm的纳米天然木麻纤维进行加热干燥，加热温度为160℃～220℃，控制干燥后的纳米天然纤维的含水量小于0.1％，并将干燥后的天然纤维与粉末状偶联剂均匀混合；(2)将PET颗粒或PEN颗粒或两者的混合颗粒进行加热干燥，加热温度为160℃～190℃，控制含水量小于0.1％；(3)将干燥后的聚酯颗粒研磨成粉末后，与带界面偶联剂的纳米天然纤维均匀混合，并加入防止薄膜粘连的添加剂，将混合粉末经过输送加热，在290℃下熔融送入特殊分散挤出机的料斗内，并通过网孔径小于等于14μm的不锈钢丝网过滤，再通过特殊拉伸设备混合均匀后，使纳米天然纤维均匀分散到聚酯材料中，在3mm的狭缝状衣架式模具中挤出熔体膜；(4)熔体膜在30～60℃的冷却辊上急冷得到未拉伸薄膜，将未拉伸薄膜预热，预热温度为120℃，预热后的未拉伸薄膜在低速辊和高速辊之间沿纵向进行3.5～5倍的倍率进行单轴拉伸，并在拉伸处的膜下方20‑40mm处采用900℃的红外灯进行加热；之后，在经过横向拉伸，拉伸温度为120～180℃，拉伸后在160～250℃的温度下热定型1～100s；(5)将拉伸后的薄膜在120～160℃下进行热松弛处理后，即可得到纳米天然纤维聚酯薄膜。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：宋维宁，张丹芬，
申请(专利权)人：江苏至柔高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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