[发明专利]一种麻纤维增强的纤维素酯基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种麻纤维增强的纤维素酯基复合材料的制备方法。

背景技术

众所周知，世界范围内石油储量逐日减少，以石油产物为原料的高分子材料 在世界范围内的产量持续快速增长，也就是说增长着的高分子材料产量与不断上 升的能源消耗共同需要更多的类石油资源。

此外石油基聚合物的不可降解已经对环境保护造成很大的压力。全球塑料产 量约30％作为包装材料使用，大多数包装材料或农用薄膜材料经一次使用后成了 废弃物。由于质轻体大量多、难以降解、不可随意焚化，日积月累便成了触目惊 心的“白色污染”。塑料垃圾使环境恶化，它造成酸雨、臭氧层空洞，释放的多 种有毒化学气体将破坏人类的免疫系统，增加癌症和其它疾病发病率。同时目前 对塑料垃圾的填埋处理，不仅占用大量的土地资源，而且破坏土壤生态平衡、污 染地下水源。

在寻找石油替代品及可降解高分子材料的努力中，全球产量巨大、可降解再 生的天然大分子自然地成为人们的研究重点。2000年美国国家研究委员会在全 国农业生物技术协会上提出了“生物经济”目标，通过农林生物质植物/农作物资 源利用，加强美国经济安全性，到2020年化学基础产品中至少有10％来自植物的 农林生物质资源，2050年提高到50％。世界经合组织(OCED)2004年9月研究 报告指出：各国政府应大力支持和鼓励生物质资源领域的技术创新。生物质是指 由植物或动物生命体衍生得到的物质总称，主要由有机物组成。生物质最大特点 就是在一定条件下，能够被微生物降解成二氧化碳和水，或者正常掩埋土壤一段 时间后可自行分解成二氧化碳和水，实现真正意义上的生物降解和绿色环保。在 四大类生物大分子中，能在材料领域有发展前途的主要涉及植物蛋白质和多糖 类。纤维素是多糖类天然高分子，地球每年通过光合作用产生的天然纤维素高达 1000亿吨，其中绝大多数尚未被人类利用，它将是今后人类可供选择的主要有 机高分子材料来源。

以纤维素酯为原料，丙三醇及其衍生物、乙二醇、分子量为200～400的聚 乙二醇等多羟基化合物或其它化合物如水性聚氨酯为增塑剂，经挤出、注射或压 塑等成型方法可制备纤维素酯基塑料。但制备得到的纤维素酯基塑料的机械性能 不够理想、耐水性差，纤维材料密度低、空隙大。天然纤维如剑麻、苎麻或黄麻 纤维的密度大多为1.3-1.5g/cm³，强度可达345-1100MPa，模量达20-80GPa。 则以天然纤维作为增强材料可以提高生物大分子基体材料的机械力学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有很好力学性能、耐水性能以及可生物降解的复 合材料。

为了达到上述目的，本发明提供了一种麻纤维增强的纤维素酯基复合材料的 制备方法，包括下列步骤：

1)以重量份数配方配料备用：

增强麻纤维        5～20份；

纤维素酯          100份；

增塑剂            10～30份；

2)在常温常压下，将纤维素酯、增塑剂按重量比10∶3～10∶1搅拌至均匀，

在室温下密封平衡8h以上，制备得到纤维素酯增塑剂；

3)将步骤3)所述的纤维素酯增塑剂与将5～20份的步骤1)所述的增强麻

纤维混合；

4)经模塑或热压，制备得到纤维素酯基复合材料。

进一步，所述的增强麻纤维为苎麻、剑麻、黄麻、或洋麻纤维等中的一种。 所述的纤维素酯为乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、或乙酸丙酸纤维素等。

所述的增塑剂为丙三醇、乙二醇、丙二醇、分子量为200～400的聚乙二醇 等多羟基化合物、或水、或水性聚氨酯等中的一种。

步骤3)所述的混合或者是指先将步骤1)所述的增强麻纤维经脱胶、梳理、 热压成麻纤维毡，随后将麻纤维毡铺设在步骤2)所述的纤维素酯增塑剂中，或 者是指直接将步骤1)所述的增强麻纤维与步骤2)所述的纤维素酯增塑剂在常 温常压下搅拌至均匀。

所述的模塑是指于140～150℃、10～20MPa条件下用平板硫化机模压10～ 30min，随后室温冷却5min以上。所述的热压是指于140～150℃、10～20MPa 条件下用平板硫化机热压10～30min，随后室温冷却5min以上。