【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料，具体涉及改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料及制备方法。
技术介绍
1、纤维素是地球上最丰富的生物聚合物，占全世界木材质量的40-60％。在天然可再生增强材料中，纤维素因其可生物降解性，高负重强度比，适用性，低成本和低密度而备受关注。纳米纤维素源于纤维素，基于纳米材料特殊的理化性质，具有力学强度高、模量高、线性热膨胀密度低等优点，是一种极具潜力的增强材料。但是纳米纤维素比表面积大，热力学势能高，且表面含有丰富的羟基，干燥时由于氢键的强烈作用极易发生团聚，致使其再分散困难。同时，表面大量的羟基使其具有强亲水性，与疏水性高分子相容性较差，不能很好地分散在疏水性基体中。因此对纳米纤维素进行表面改性以拓展其应用范围，是目前研究的热点。
2、核壳聚合物粒子是一种理想的增韧剂，其由内核和外壳两部分组成，可同时具备内核与壳层两种组成的性能，也可因为核与壳层的相互作用表现出新的特性，被广泛应用于聚合物改性。核壳聚合物粒子的大小和形状在核壳乳胶聚合物合成过程中可被调控或设计，而且在熔融共混过程中结构不会发生改变。另外，聚合过程中可以通过调控核壳组成、粒径及其分布、接枝率和交联度等因素，以实现有效的增韧。目前，核壳聚合物粒子如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(mbs)共聚物和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯(acr)共聚物被广泛应用于塑料的增韧改性。
3、热塑性塑料是一类应用最广的塑料，使用增韧剂改善其使用性能，扩展其应用范围具有重要意义。专利cn20171031884
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料及制备方法，首先对进行疏水改性制备两亲性纳米纤维素纤维，并作为核壳聚合物制备过程中的乳化剂，一方面避免传统乳液中乳化剂的使用，另一方面解决ncf直接加入核壳聚合物粒子中难以均匀分散的问题。通过挤出造粒制备出两亲性ncf的核壳聚合物母粒，兼具核壳聚合物的增韧以及ncf的增强功能。母粒无需添加增塑剂即可对热塑性复合材料塑化加工，同时减少粉尘飞扬及对设备的磨损，使原料混合方便、混炼质量均匀，从而提高生产效率及制品的性能指标。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、步骤1：改性纳米纤维素纤维的制备；
5、硅烷偶联剂的水解：将硅烷偶联剂分散在乙醇/水混合液中，用冰乙酸调节ph＝4并保持不变，然后，在10℃-60℃下搅拌0.5-3小时；
6、纳米纤维素纤维的改性：将纳米纤维素纤维加入到硅烷偶联剂溶液中，在10℃-60℃下搅拌0.5-3小时后，离心并加入无水乙醇洗涤，干燥后制得改性纳米纤维素纤维；
7、步骤2：纳米纤维素纤维改性核壳聚合物母粒的制备；
8、将硬单体、改性纳米纤维素纤维与去离子水混合乳化，升温；
9、再加入软单体与引发剂，制备纳米纤维素纤维改性核壳聚合物乳液；
10、破乳、挤出、造粒获得纳米纤维素纤维改性核壳聚合物母粒；
11、步骤3：纳米纤维素纤维改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性聚合物复合材料的制备；
12、将纳米纤维素纤维改性核壳聚合物母粒与热塑性聚合物熔融共混后制得所述纳米纤维素纤维改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性聚合物复合材料。
13、作为本专利技术进一步的方案：在步骤1中，改性纳米纤维素纤维是由按重量份数计的以下及组分经自由基引发聚合反应而得：纳米纤维素纤维100份，溶剂50-300份，催化剂5-20份，改性剂3-20份。
14、作为本专利技术进一步的方案：纳米纤维素纤维改性核壳聚合物母粒由纳米纤维素纤维和核壳聚合物粒子组成；
15、核壳聚合物粒子的内核由硬单体聚合形成，壳层由软单体共聚形成。核壳聚合物的内壳层与外壳层均是通过无皂乳液聚合形成；
16、纳米纤维素疏水改性纳米纤维素纤维；
17、含疏水长链的改性淀粉的取代度范围为0.01-2.5；
18、硬核部的直径为5-300nm，软壳层的厚度为5-600nm。
19、作为本专利技术进一步的方案：硅烷偶联剂包括2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(aps)、3-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷(gps)、氯二甲基异丙基硅烷、三甲氧基氯硅烷、的至少一种。
20、作为本专利技术进一步的方案：纳米纤维素纤维改性核壳聚合物母粒由包括以下组分的原料聚合而成：硬单体100重量份，软单体10-300重量份，引发剂0.005-4重量份，纳米纤维素纤维0.1-20重量份，水50-800重量份。
21、作为本专利技术进一步的方案：硬单体包括淀粉、苯乙烯、氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二乙烯基苯中的一种或组合；所述软单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丁二烯、十一烯酸、衣康酸脂肪酯中的一种或组合。
22、作为本专利技术进一步的方案：软单体包括衣康酸、油酸、富马酸、亚油酸、亚麻酸、蓖麻酸、衣康酸脂肪酯、油酸脂肪酯、富马酸脂肪酯、亚油酸脂肪酯、亚麻酸脂肪酯、十一烯酸、十一烯醛、香茅醛、香茅醇、乙酸香茅酯、粘康酸、粘康酸酯类、月桂烯、柠檬醛、橙花醇、十一烯酸酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、乙烯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯中的一种或组合。
23、作为本专利技术进一步的方案：引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、过氧化甲苯酰、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉中的至少一种。
24、作为本专利技术进一步的方案：热塑性聚合物包括聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚甲醛、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯、聚苯醚、聚砜、聚氨酯、聚丙烯、聚己内酯、聚-β-羟丁酸、聚羟基戊二酸酯、聚富马酸二羟丙酯、聚羟基乙酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯中的至少一种。
25、改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料，包括纳米纤维素纤维改性核壳聚合物母粒与热塑性聚合物，按热塑性聚合物重量为100重量份，纳米纤维素纤维改性核壳聚合物母粒为1-100重本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，改性纳米纤维素纤维是由按重量份数计的以下及组分经自由基引发聚合反应而得：纳米纤维素纤维100份，溶剂50-300份，催化剂5-20份，改性剂3-20份，溶剂包括乙醇、乙酸乙酯，催化剂包括吡啶，改性剂包括硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1所述的改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，纳米纤维素纤维改性核壳聚合物母粒由纳米纤维素纤维和核壳聚合物粒子组成；
4.根据权利要求1所述的改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，硅烷偶联剂包括2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APS)、3-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷(GPS)、氯二甲基异丙基硅烷、三甲氧基氯硅烷、的至少一种。
5.根据权利要求1所
6.根据权利要求1所述的改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤2中，硬单体包括淀粉、苯乙烯、氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二乙烯基苯中的一种或组合；所述软单体包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丁二烯、十一烯酸、衣康酸脂肪酯中的一种或组合。
7.根据权利要求1所述的改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤2中，软单体包括衣康酸、油酸、富马酸、亚油酸、亚麻酸、蓖麻酸、衣康酸脂肪酯、油酸脂肪酯、富马酸脂肪酯、亚油酸脂肪酯、亚麻酸脂肪酯、十一烯酸、十一烯醛、香茅醛、香茅醇、乙酸香茅酯、粘康酸、粘康酸酯类、月桂烯、柠檬醛、橙花醇、十一烯酸酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、乙烯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸月桂酯中的一种或组合。
8.根据权利要求1所述的改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤2中，引发剂包括过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、过氧化甲苯酰、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤3中，热塑性聚合物包括聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚甲醛、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯、聚苯醚、聚砜、聚氨酯、聚丙烯、聚己内酯、聚-β-羟丁酸、聚羟基戊二酸酯、聚富马酸二羟丙酯、聚羟基乙酸、聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯中的至少一种。
10.改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料，其特征在于，该热塑性复合材料由权利要求1-9任一项所述的制备方法得到的，该热塑性复合材料包括纳米纤维素纤维改性核壳聚合物母粒与热塑性聚合物，按热塑性聚合物重量为100重量份，纳米纤维素纤维改性核壳聚合物母粒为1-100重量份。
...【技术特征摘要】
1.改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，改性纳米纤维素纤维是由按重量份数计的以下及组分经自由基引发聚合反应而得：纳米纤维素纤维100份，溶剂50-300份，催化剂5-20份，改性剂3-20份，溶剂包括乙醇、乙酸乙酯，催化剂包括吡啶，改性剂包括硅烷偶联剂。
3.根据权利要求1所述的改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，纳米纤维素纤维改性核壳聚合物母粒由纳米纤维素纤维和核壳聚合物粒子组成；
4.根据权利要求1所述的改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，硅烷偶联剂包括2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷(aps)、3-缩水甘油氧丙基三甲氧基硅烷(gps)、氯二甲基异丙基硅烷、三甲氧基氯硅烷、的至少一种。
5.根据权利要求1所述的改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤2中，纳米纤维素纤维改性核壳聚合物母粒由包括以下组分的原料聚合而成：硬单体100重量份，软单体10-300重量份，引发剂0.005-4重量份，纳米纤维素纤维0.1-20重量份，水50-800重量份。
6.根据权利要求1所述的改性核壳聚合物母粒增韧增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤2中，硬单体包括淀粉、苯乙烯、氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、二乙烯基苯中的一种或组合；所述软单体包括丙烯...
【专利技术属性】
技术研发人员：董新一，马翔，束兴娟，杜新梅，崔国士，赵红英，任园园，
申请(专利权)人：河南科高辐射化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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