[发明专利]废纸基纳米微晶纤维素/聚氨酯复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了废纸基纳米微晶纤维素/聚氨酯复合材料，按重量百分比，由以下组分组成：67.56％～72.36％质量浓度为59％的硫酸、11.59％～16.31％聚四氢呋喃醚二醇、8.76％～12.31％N,N‑二甲基甲酰胺、3.33％～3.39％对苯二异氰酸酯、1.24％～1.28％1,4‑丁二醇、0.16％～1.54％废纸、0.008％～0.076％硅酸钠、0.006％～0.046％双氧水、0.002％～0.023％氢氧化钠、0.002％～0.024％OP‑10、0.002％～0.023％十二烷基苯磺酸钠。该材料的制备方法：先称取上述原料，提取废纸基纳米微晶纤维素，最后制得到该复合材料。

技术领域

本发明属于废弃物回收再利用及复合材料合成技术领域，具体涉及一种废纸基纳米微晶纤维素/聚氨酯复合材料；本发明还涉及该废纸基纳米微晶纤维素/聚氨酯复合材料的制备方法。

背景技术

近些年来，随着世界造纸工业的发展，全球纸和纸板的产量不断增长。从2013年开始全球纸与纸板产量总产量超过4亿吨大关，2014年增长至4.06亿吨，2015年纸与纸板产量比上年微增0.4％。而我国2015年全国纸及纸板生产量10710万吨，较上年增长2.29％。2006～2015年，纸及纸板生产量年均增长率5.71％。我国每年产生大约1400万吨的纸，回收利用率却很低。有关统计表明，发达国家废纸回收利用率达60％至70％，相比之下，我国目前废纸回收利用率不足30％，每年废旧纸张浪费量达到1000多万吨，价值超过100亿元。因此，我国废纸的产生量大，利用率相对较低，废纸资源利用大有潜力。然而，现阶段我国废纸资源化利用技术研究主要集中在利用脱墨浆生产纸或纸板等方面，技术较单一，产品附加值相对较低。为了更好地节约森林资源，保护生态环境，有必要探索废纸资源化利用的新技术。废纸，也称之为“二次纤维”，废纸纤维结构和性质与天然植物纤维相似，其具有相对低廉的价格、较小的密度、较高的弹性模量，生物降解性和可再生性等，使其在新型材料的研发方面备受国内外关注。然而，与天然纤维以及微晶纤维相比，粒径大小一般在1～100nm之间的纳米纤维，可在水中分散形成稳定的胶体，并且具有许多优良性能，如较大的比表面积、高结晶度、高亲水性、高模量、高强度、超精细结构和高透明性等。因此纳米纤维作为复合材料的增强相具有很好的应用价值。

聚氨酯是指主链上含有大量氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)的高聚物，国际上称为Polyurethane，简称为聚氨酯。聚氨酯材料出现于20世纪三十年代。于1937年被德国的OttoBayer博士用六亚甲基二异氰酸酯和1,4-丁二醇首次成功合成。随之在聚氨酯材料中出现了比较特殊的一大类，即聚氨酯弹性体。1942年，德国化学家H.Piten首先报道了由聚己二酸多元醇酯和二异氰酸酯合成的“i-Rubber”异氰酸酯橡胶。60年代以后聚氨酯弹性体发展速度较快，已经成为重要的聚氨酯材料和特种合成橡胶品种。聚氨酯弹性体其模量介于一般橡胶和塑料之间，具有优异的综合性能，如耐磨性好，耐低温性能好，具有高强度和高伸长率，负载支撑容量大、耐油性能优异等，其中以耐磨性能最为突出，且聚氨酯弹性体的粘合性好，吸震能力强，硬度的可调范围较大。但是，聚氨酯弹性体的耐热性能较差，当使用温度较高时，其外观尺寸和力学性能会发生变化。一般情况下，聚氨酯弹性体的长期使用温度不超过80℃，短期使用温度不超过120℃，这便限制了聚氨酯弹性体在许多领域的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种废纸基纳米微晶纤维素/聚氨酯复合材料，通过回收利用废纸来解决现有聚氨酯弹性体耐热性能差，无法在高温环境下长期使用的问题。

本发明的另一个目的是提供一种废纸基纳米微晶纤维素/聚氨酯复合材料的制备方法。