一種表面改性ctmp纖維制備脂肪族聚酯復(fù)合材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種表面改性CTMP纖維制備脂肪族聚酯復(fù)合材料的方法，包括以下步驟：（1）解鍵劑對(duì)CTMP纖維的表面疏水預(yù)處理；（2）CTMP纖維漿片的制備及疏水處理后CTMP纖維的干解離；(3)疏水改性后的CTMP纖維與熱塑性樹脂基體的復(fù)合。經(jīng)表面疏水處理的纖維，纖維間氫鍵結(jié)合作用減弱，在聚合物基體中的團(tuán)聚作用得以降低，改善了復(fù)合材料的界面強(qiáng)度，從而使其具有更加優(yōu)異的綜合性能，尤其是力學(xué)性能。該方法可用于多種脂肪族聚酯基體，原料限制性小，且該復(fù)合材料產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，可用于家用電器、汽車工業(yè)、包裝、日用品等領(lǐng)域。該方法生產(chǎn)成本較低，有利于推廣應(yīng)用，對(duì)于提高生物質(zhì)原料的利用水平，緩解石油資源危機(jī)和保護(hù)環(huán)境等方面具有重要意義。
【專利說明】一種表面改性CTMP纖維制備脂肪族聚酯復(fù)合材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種以解鍵劑表面疏水改性CTMP纖維，從而制備脂肪族聚酯復(fù)合材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高分子材料已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)及國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要支柱，其原料大部分來源于石油，且其中的大部分難于降解。石油資源的日漸匱乏和環(huán)境保護(hù)的壓力促使發(fā)展低碳、環(huán)境友好的高分子材料成為重要的工作。生物質(zhì)纖維-聚合物復(fù)合材料是一類新型的綠色復(fù)合材料，通用塑料(如PE、PP、PVC等)或可生物降解塑料(主要指脂肪族聚酯材料)均可作為生物質(zhì)纖維-聚合物復(fù)合材料的基體材料。
[0003]脂肪族聚酯(如PLA、PBS、PBAT等)是已商品化的高分子材料，具有優(yōu)異的生物可降解性能，是一種綠色合成樹脂。但是脂肪族聚酯普遍存在價(jià)格較高，力學(xué)性能較差等缺點(diǎn)，影響了其工業(yè)化推廣應(yīng)用。生物質(zhì)纖維具有比強(qiáng)度高、來源廣泛、價(jià)格低廉、可生物降解、對(duì)加工設(shè)備磨損小的優(yōu)點(diǎn)，與脂肪族聚酯材料復(fù)合后得到的復(fù)合材料具有可生物降解性，同時(shí)可大大降低復(fù)合材料的生產(chǎn)成本。木纖維是制備生物質(zhì)纖維-聚合物復(fù)合材料的良好纖維原料，其長(zhǎng)徑比一般在10:1至100:1之間，通?？梢酝ㄟ^制漿等化學(xué)或物理過程實(shí)現(xiàn)纖維原料的組分分離而獲得，但由于天然植物纖維的表面具有大量的游離羥基，表現(xiàn)出強(qiáng)烈的氫鍵作用，導(dǎo)致了木纖維在基體樹脂中強(qiáng)烈的團(tuán)聚作用，而使得木纖維長(zhǎng)徑比大的優(yōu)勢(shì)得不到充分的體現(xiàn)。
[0004]化學(xué)熱磨機(jī)械漿(CTMP纖維)是將植物纖維原料化學(xué)預(yù)處理后，經(jīng)過機(jī)械作用分離得到的纖維漿料，具有得率高、污染小的優(yōu)點(diǎn)。與化學(xué)漿纖維相比，CTMP纖維表面具有大量的木質(zhì)素，纖維間氫鍵結(jié)合強(qiáng)度較低，表面更為疏水。Li等發(fā)表在《Applied Science andManufacturing))2009年第40卷第I期80-85頁的論文中,研究了 CTMP纖維表面木質(zhì)素對(duì)纖維結(jié)合的影響，結(jié)果表明CTMP表面疏水性木質(zhì)素的存在，可以使纖維間的結(jié)合強(qiáng)度降低大約40%。由于具有較低的表面自由能，CTMP纖維在生物質(zhì)纖維-聚合物復(fù)合材料的制備中表現(xiàn)出相比化學(xué)漿纖維更好的適性。
[0005]生物質(zhì)纖維-聚合物復(fù)合材料的發(fā)展受到相容性的限制，改善復(fù)合材料的兩相界面結(jié)合，提高木質(zhì)纖維原料在基體中的分散性，是提高復(fù)合材料使用性能的關(guān)鍵問題。木質(zhì)填料的主要成分是纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等含有大量羥基、酚羥基的高分子化合物。羥基、酚羥基的存在，使木質(zhì)填料具有強(qiáng)極性和親水性，以及較高的表面能；而聚合物基體大多是非極性或弱極性的高分子材料，表面能較低。兩者之間的界面不能很好地粘合，外力不能在兩相之間進(jìn)行有效的傳遞，導(dǎo)致材料的性能較差。此外，羥基和酚羥基的存在，增大了木材纖維原料之間的團(tuán)聚作用，熱加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生聚集現(xiàn)象，致使其不能在塑料基體中均勻分散，從而影響到復(fù)合材料的綜合性能。
[0006]為了提高復(fù)合材料兩相界面相容性，通常需在其制備過程中添加界面改性劑。界面改性劑主要通過化學(xué)反應(yīng)或浸潤(rùn)作用在植物纖維/聚合物之間建立物理和化學(xué)交聯(lián)，在纖維填料和聚合物之間起到了一個(gè)橋的作用，從而提高兩者的相容性，促進(jìn)纖維填料在基體中的分散。根據(jù)其作用機(jī)理的不同，可以分為外相容劑和內(nèi)相容劑兩類。外相容劑主要通過化學(xué)鍵連接或相近的溶解度參數(shù)提高兩相界面結(jié)合強(qiáng)度；內(nèi)相容劑主要用于改善基體中增強(qiáng)纖維的分散狀況及界面相的有序性。通常，用于改善木質(zhì)纖維原料與聚合物基體的界面改性劑有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯及鋁酸酯偶聯(lián)劑、異氰酸酯類偶聯(lián)劑及各種極性與非極性單體的共聚物、接枝物等。
[0007]魯平才等在中國專利申請(qǐng)201210326759.X中公開了一種聚羥基脂肪酸酯全降解復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用。其中以鈦酸酯偶聯(lián)劑改善植物纖維與聚羥基脂肪酸酯基體的界面相容性，偶聯(lián)劑功能官能團(tuán)為羧基、烷氧基、磺酸基、磷基中的任意一種或幾種的混合物。
[0008]唐國翌等在中國專利申請(qǐng)201110387193.7中公開了一種含稻草粉的聚乳酸復(fù)合材料及其制備方法，采用二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)及亞磷酸三苯酯(TPPI)作為稻草粉/PLA復(fù)合材料的偶聯(lián)劑，得到高拉伸率、綜合拉伸強(qiáng)度以及剛性平衡的復(fù)合材料。
[0009]Yang Zhao 等在《Journal of Applied Polymer Science》2Ol2 年 I54 卷第四期3211-3220頁發(fā)表的論文中，采用四種不同的氨基硅烷偶聯(lián)劑對(duì)稻草秸桿纖維進(jìn)行改性，并制備了秸桿纖維/PBS復(fù)合材料。經(jīng)改性后復(fù)合材料的拉伸性能提高，且經(jīng)3- (2-氨乙基氨丙基)三乙氧基硅烷改性得到的復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度最高，這是由于偶聯(lián)劑中的氨基含量最多，氨基和PBS中的羰基反應(yīng)形成藍(lán)移的氫鍵，使復(fù)合材料的界面粘結(jié)強(qiáng)度增大，從而較大地改善了復(fù)合材料的性能。
[0010]上述界面改性劑均可作為生物質(zhì)纖維-脂肪族聚酯復(fù)合材料的偶聯(lián)劑使用，其作用主要集中于通過化學(xué)鍵連接提高兩相界面結(jié)合強(qiáng)度。但如何克服生物質(zhì)纖維之間的團(tuán)聚作用、提高生物質(zhì)纖維在基體中分散程度，也就是內(nèi)相容劑方面的相關(guān)報(bào)道，目前較為匱乏。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種表面改性CTMP纖維制備脂肪族聚酯復(fù)合材料的方法，通過解鍵劑對(duì)CTMP纖維進(jìn)行表面疏水處理，經(jīng)表面疏水處理的CTMP纖維，纖維間氫鍵結(jié)合作用減弱，在聚合物基體中的團(tuán)聚作用得以降低，同時(shí)與基體樹脂的界面強(qiáng)度增強(qiáng)，從而使復(fù)合材料具有更加優(yōu)異的綜合性能，尤其是力學(xué)性能。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種表面改性CTMP纖維制備脂肪族聚酯復(fù)合材料的方法，包括以下步驟:
步驟一，解鍵劑對(duì)CTMP纖維的表面疏水預(yù)處理:
首先用去離子水將解鍵劑稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%~20%的解鍵劑溶液；
其次對(duì)CTMP纖維疏解l~60min后，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%~8%的CTMP纖維溶液；最后將上述解鍵劑溶液加入上述CTMP纖維溶液中，浸泡0.f 10h，形成浸泡后CTMP纖維溶液，其中解鍵劑與絕干CTMP纖維的質(zhì)量比為(0.1-20):100 ；
步驟二，CTMP纖維漿片的制備及表面疏水處理后CTMP纖維的干解離: 首先在紙張成形器上將浸泡后CTMP纖維溶液抄成定量為8(T600g/m2的CTMP纖維漿片，4(T10(TC下鼓風(fēng)干燥；其次將干燥后CTMP纖維漿片在高速攪拌機(jī)中以100(T20000rpm的轉(zhuǎn)速干解離I~60min，8(ri40°C下鼓風(fēng)干燥4~24h，得到表面疏水改性后的CTMP纖維；
步驟三，表面疏水改性后的CTMP纖維與熱塑性樹脂基體的復(fù)合:
以步驟二中經(jīng)表面疏水改性后的CTMP纖維與熱塑性樹脂于8(T20(TC下，熔融加工混合制得復(fù)合材料，其中表面疏水改性后的CTMP纖維質(zhì)量占復(fù)合材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~60%。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟一中的CTMP纖維為生物質(zhì)纖維原料通過化學(xué)預(yù)處理結(jié)合機(jī)械法分離得到的纖維。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟一中的CTMP纖維為針葉木CTMP纖維、闊葉木CTMP纖維中的一種或兩種混合物。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述熱塑性樹脂基體指脂肪族聚酯類的高分子聚合物。
[0016]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述脂肪族聚酯基體為聚羥基脂肪酸酯、聚己二酸-對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二醇酯或聚乳酸中的一種或幾種混合。
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述熔融加工成型方式選用密煉、開煉后熱壓成型或擠出成型中的一種。
[0018]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明能夠使CTMP纖維與脂肪族聚酯類的高分子聚合物之間形成良好的界面層，降低其在基體樹脂中的團(tuán)聚，從而可以更好的發(fā)揮生物質(zhì)纖維對(duì)聚合物的增強(qiáng)作用，提高復(fù)合材料的綜合性能，尤其是力學(xué)性能。同時(shí)不影響脂肪族聚酯材料的生物可降解性，且成本低廉，有利于批量、連續(xù)、規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)。`【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1a為實(shí)施例1中解鍵劑加入前后，PBS-CTMP纖維復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度的對(duì)比圖。
[0021]圖1b為實(shí)施例1中解鍵劑加入前后，PBS-CTMP纖維復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度的對(duì)比圖。
[0022]圖2a為實(shí)施例2中解鍵劑加入前后，PLA-CTMP纖維復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度的對(duì)比圖。
[0023]圖2b為實(shí)施例2中解鍵劑加入前后，PLA-CTMP纖維復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度的對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。對(duì)于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。
[0025]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)手段應(yīng)不局限于以下實(shí)施例，而可在上述
【發(fā)明內(nèi)容】
的技術(shù)條件范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。
[0026]一種表面改性CTMP纖維制備脂肪族聚酯復(fù)合材料的方法，包括以下步驟:
步驟一，解鍵劑對(duì)CTMP纖維的表面疏水預(yù)處理:
首先用去離子水將解鍵劑稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%~20%的解鍵劑溶液；其次對(duì)CTMP纖維疏解l~60min后，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%~8%的CTMP纖維溶液；最后將上述解鍵劑溶液加入上述CTMP纖維溶液中，浸泡0.f 10h，形成浸泡后CTMP纖維溶液，其中解鍵劑與絕干CTMP纖維的質(zhì)量比為(0.1-20):100 ；
步驟二，CTMP纖維漿片的制備及表面疏水處理后CTMP纖維的干解離:
首先在紙張成形器上將浸泡后CTMP纖維溶液抄成定量為8(T600g/m2的CTMP纖維漿片，4(T10(TC下鼓風(fēng)干燥；
其次將干燥后CTMP纖維漿片在高速攪拌機(jī)中以100(T20000rpm的轉(zhuǎn)速干解離I~60min，8(ri40°C下鼓風(fēng)干燥4~24h，得到表面疏水改性后的CTMP纖維；
步驟三，表面疏水改性后的CTMP纖維與熱塑性樹脂基體的復(fù)合:
以步驟二中經(jīng)表面疏水改性后的CTMP纖維與熱塑性樹脂于8(T200°C熔融加工混合制得復(fù)合材料，其中表面疏水改性后的CTMP纖維質(zhì)量占復(fù)合材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~60%。所述熔融加工成型方式選用密煉、開煉或擠出成型中的一種。
[0027]步驟一中的CTMP纖維為造紙行業(yè)中的一種漿料，化學(xué)熱磨機(jī)械漿，為植物纖維原料先化學(xué)預(yù)處理，而后通過機(jī)械磨漿得到的一種分離狀態(tài)的纖維。
[0028]其中，優(yōu)選的CTMP纖維為針葉木CTMP纖維、闊葉木CTMP纖維中的一種或其混合物。
[0029]步驟三中所述熱塑性 樹脂基體指脂肪族聚酯類的高分子聚合物。其中優(yōu)選的脂肪族聚酯基體為聚羥基脂肪酸酯(ΡΗΑ)、聚己二酸-對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)或聚乳酸(PLA)中的一種或幾種混合。
[0030]本發(fā)明采用解鍵劑，解鍵劑是指能解離、削弱纖維間氫鍵結(jié)合的一類化學(xué)試劑，通常用于絨毛漿等生活用紙產(chǎn)品中。它是以陽離子化合物(也有可能是非離子型的)為分散齊?，經(jīng)與油類或非離子脂肪酸酯類化合物混合、乳化而成。
[0031]一般依靠所帶正電荷與纖維表面發(fā)生靜電吸引，在纖維表面附著一層疏水性隔膜，從而阻礙氫鍵的形成。以解鍵劑對(duì)生物質(zhì)纖維進(jìn)行表面處理，可有效屏蔽纖維表面羥基，降低纖維在基體中的團(tuán)聚現(xiàn)象，從而提高復(fù)合材料的使用性能，尤其是力學(xué)性能。因此，解鍵劑可作為內(nèi)相容劑用于脂肪族聚酯-CTMP纖維復(fù)合材料的制備過程。
[0032]故本發(fā)明能夠使CTMP纖維與脂肪族聚酯類的高分子聚合物之間形成良好的界面層，降低其在基體樹脂中的團(tuán)聚，從而可以更好的發(fā)揮生物質(zhì)纖維對(duì)聚合物的增強(qiáng)作用，提高復(fù)合材料的綜合性能，尤其是力學(xué)性能。同時(shí)不影響脂肪族聚酯材料的生物可降解性，且成本低廉，有利于批量、連續(xù)、規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)。
[0033]實(shí)施例1:
(1)解鍵劑對(duì)CTMP纖維的表面疏水預(yù)處理:
首先用去離子水將芬蘭凱米拉公司產(chǎn)解鍵劑稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的解鍵劑溶液； 其次對(duì)CTMP纖維疏解3min后，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的CTMP纖維溶液；
最后將上述解鍵劑溶液加入上述CTMP纖維溶液中，浸泡15min，形成浸泡后CTMP纖維溶液，其中解鍵劑與絕干CTMP纖維的質(zhì)量比為0.5:100 ;
(2)CTMP纖維漿片的制備及疏水處理后CTMP纖維的干解離:
在實(shí)驗(yàn)室抄片器上將預(yù)處理后的CTMP纖維制備成定量為400g/ m2的CTMP纖維漿片，80°C下鼓風(fēng)干燥；將干燥后漿片在高速攪拌機(jī)中以IlOOOrpm的轉(zhuǎn)速干解離5min，制成蓬松棉絮狀的CTMP纖維，105°C下鼓風(fēng)干燥6h，得到表面疏水處理后的CTMP纖維；
(3)疏水改性后的CTMP纖維與熱塑性樹脂基體的復(fù)合:
按如下質(zhì)量百分比配比物料:步驟二中經(jīng)表面疏水處理后的CTMP纖維20%，PBS 80%。110°C條件下開煉機(jī)混煉8min，熱壓成型，制備得到PBS-CTMP纖維復(fù)合材料。
[0034]如圖la，圖1b中，CTMP纖維的用量為20%。經(jīng)解鍵劑處理后，CTMP纖維間氫鍵結(jié)合強(qiáng)度大幅下降，制備所得漿片的耐破指數(shù)從452KPa下降到291KPa。
[0035]相比未添加解鍵劑的復(fù)合材料，以通過解鍵劑處理的纖維制備的復(fù)合材料力學(xué)性能大幅改善，拉伸強(qiáng)度提高16.5%，沖擊強(qiáng)度提高20.3%。同時(shí)對(duì)PBS的生物可降解性無影響。
[0036]實(shí)施例2:
(1)解鍵劑對(duì)CTMP纖維的表面疏水預(yù)處理:
首先用去離子水山東某公司產(chǎn)解鍵劑稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的解鍵劑溶液；
其次對(duì)CTMP纖維疏解3min后，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的CTMP纖維溶液；
最后將上述解鍵劑溶液加入上述CTMP纖維溶液中，浸泡15min，形成浸泡后CTMP纖維溶液，其中解鍵劑與絕干CTMP纖維的質(zhì)量比為4:100 ;
(2)CTMP纖維漿片的制備及疏水處理后CTMP纖維的干解離: 在實(shí)驗(yàn)室抄片器上將預(yù)處理后的CTMP纖維制備成定量為400g/ m2的CTMP纖維漿片，80°C下鼓風(fēng)干燥；
將干燥后漿片在高速攪拌機(jī)中以IlOOOrpm的轉(zhuǎn)速干解離5min，制成蓬松棉絮狀的CTMP纖維，105°C下鼓風(fēng)干燥6h，得到表面疏水處理后的CTMP纖維；
(3)疏水改性后的CTMP纖維與熱塑性樹脂基體的復(fù)合:
按如下質(zhì)量百分比配比物料:步驟二中經(jīng)表面疏水處理后的CTMP纖維25%，PLA 75%。180°C條件下密煉機(jī)混煉8min，熱壓成型，制備得到PLA-CTMP纖維復(fù)合材料。
[0037]如圖2a，圖2b中，CTMP纖維的用量為25%。經(jīng)解鍵劑處理后，CTMP纖維間氫鍵結(jié)合強(qiáng)度大幅下降，制備所得漿片的耐破指數(shù)從183KPa下降到94KPa。相比未添加解鍵劑的復(fù)合材料，以通過解鍵劑處理的纖維制備的復(fù)合材料力學(xué)性能大幅改善，拉伸強(qiáng)度提高
10.5%，沖擊強(qiáng)度提高22.5%。
[0038]實(shí)施例3:
(1)解鍵劑對(duì)CTMP纖維的表面疏水預(yù)處理:
首先用去離子水將四川德陽某公司產(chǎn)解鍵劑稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的解鍵劑溶液； 其次對(duì)CTMP纖維疏解3min后，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的CTMP纖維溶液；
最后將上述解鍵劑溶液加入上述CTMP纖維溶液中，浸泡15min，形成浸泡后CTMP纖維溶液，其中解鍵劑與絕干CTMP纖維的質(zhì)量比為5:100 ;
(2)CTMP纖維漿片的制備及疏水處理后CTMP纖維的干解離:
在實(shí)驗(yàn)室抄片器上將預(yù)處理后的馬尾松CTMP纖維制備成定量為400g/ rtf的CTMP纖維漿片，80°C下鼓風(fēng)干燥；
將干燥后漿片在高速攪拌機(jī)中以 IlOOOrpm的轉(zhuǎn)速干解離5min，制成蓬松棉絮狀的CTMP纖維，105°C下鼓風(fēng)干燥6h，得到表面疏水處理后的CTMP纖維；(3)疏水改性后的CTMP纖維與熱塑性樹脂基體的復(fù)合:
按如下質(zhì)量百分比配比物料:步驟二中經(jīng)表面疏水處理后的CTMP纖維20%，PBS 80%。110°C條件下開煉機(jī)混煉8min，熱壓成型，制備得到PBS-CTMP纖維復(fù)合材料。
[0039]經(jīng)解鍵劑處理后，CTMP纖維間氫鍵結(jié)合強(qiáng)度大幅下降，制備所得漿片的耐破指數(shù)從487KPa下降到301KPa。相比未添加解鍵劑的復(fù)合材料，以通過解鍵劑處理的纖維制備的復(fù)合材料力學(xué)性能大幅改善，拉伸強(qiáng)度提高14.6%，沖擊強(qiáng)度提高21.4%。
[0040]實(shí)施例4:
(1)解鍵劑對(duì)CTMP纖維的表面疏水預(yù)處理:
首先用去離子水將芬蘭凱米拉公司產(chǎn)解鍵劑稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的解鍵劑溶液； 其次對(duì)CTMP纖維疏解3min后，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的CTMP纖維溶液；
最后將上述解鍵劑溶液加入上述CTMP纖維溶液中，浸泡15min，形成浸泡后CTMP纖維溶液，其中解鍵劑與絕干CTMP纖維的質(zhì)量比為0.5:100 ;
(2)CTMP纖維漿片的制備及疏水處理后CTMP纖維的干解離:
在實(shí)驗(yàn)室抄片器上將預(yù)處理后的馬尾松CTMP纖維制備成定量為400g/ rtf的CTMP纖維漿片，80°C下鼓風(fēng)干燥；
將干燥后漿片在高速攪拌機(jī)中以IlOOOrpm的轉(zhuǎn)速干解離5min，制成蓬松棉絮狀的CTMP纖維，105°C下鼓風(fēng)干燥6h，得到表面疏水處理后的CTMP纖維；
(3)疏水改性后的CTMP纖維與熱塑性樹脂基體的復(fù)合:
按如下質(zhì)量百分比配比物料:步驟二中經(jīng)表面疏水處理后的CTMP纖維20%，PBAT 80%。140°C條件下密煉機(jī)混煉6min，熱壓成型，制備得到PBAT-CTMP纖維復(fù)合材料。
[0041]經(jīng)解鍵劑處理后，CTMP纖維間氫鍵結(jié)合強(qiáng)度大幅下降，制備所得漿片的耐破指數(shù)從487KPa下降到273KPa。相比未添加解鍵劑的復(fù)合材料，以通過解鍵劑處理的纖維制備的復(fù)合材料力學(xué)性能大幅改善，拉伸強(qiáng)度提高15.6%，沖擊強(qiáng)度提高18.4%。
[0042]實(shí)施例5:
(1)解鍵劑對(duì)CTMP纖維的表面疏水預(yù)處理:
首先用去離子水將芬蘭凱米拉公司產(chǎn)解鍵劑稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的解鍵劑溶液； 其次對(duì)CTMP纖維疏解3min后，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的CTMP纖維溶液；
最后將上述解鍵劑溶液加入上述CTMP纖維溶液中，浸泡15min，形成浸泡后CTMP纖維溶液，其中解鍵劑與絕干CTMP纖維的質(zhì)量比為4:100 ;
(2)CTMP纖維漿片的制備及疏水處理后CTMP纖維的干解離:
在實(shí)驗(yàn)室抄片器上將預(yù)處理后的云杉CTMP纖維制備成定量為400g/ rtf的CTMP纖維漿片，80°C下鼓風(fēng)干燥；
將干燥后漿片在高速攪拌機(jī)中以IlOOOrpm的轉(zhuǎn)速干解離5min，制成蓬松棉絮狀的CTMP纖維，105°C下鼓風(fēng)干燥6h，得到表面疏水處理后的CTMP纖維；
(3)疏水改性后的CTMP纖維與熱塑性樹脂基體的復(fù)合:
按如下質(zhì)量百分比配比物料:步驟二中經(jīng)表面疏水處理后的CTMP纖維25%，PBS 75%。140°C條件下密煉機(jī)混煉6min，熱壓成型，制備得到PBAT-CTMP纖維復(fù)合材料。
[0043]經(jīng)解鍵劑處理后，CTMP纖維間氫鍵結(jié)合強(qiáng)度大幅下降，制備所得漿片的耐破指數(shù)從452KPa下降到307KPa。相比未添加解鍵劑的復(fù)合材料，以通過解鍵劑處理的纖維制備的復(fù)合材料力學(xué)性能大幅改善，拉伸強(qiáng)度提高14.3%，沖擊強(qiáng)度提高23.4%。
[0044]實(shí)施例6:
(1)解鍵劑對(duì)CTMP纖維的表面疏水預(yù)處理:
首先用去離子水將四川德陽某公司產(chǎn)解鍵劑稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的解鍵劑溶液； 其次對(duì)CTMP纖維疏解60min后，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的CTMP纖維溶液；
最后將上述解鍵劑溶液加入上述CTMP纖維溶液中，浸泡10h，形成浸泡后CTMP纖維溶液，其中解鍵劑與絕干CTMP纖維的質(zhì)量比為20:100 ；
(2)CTMP纖維漿片的制備及疏水處理后CTMP纖維的干解離:
在實(shí)驗(yàn)室抄片器上將預(yù)處理后的楊木CTMP纖維制備成定量為600g/ m2的CTMP纖維漿片，100°C下鼓風(fēng)干燥；
將干燥后漿片在高速攪拌機(jī)中以20000rpm的轉(zhuǎn)速干解離60min，制成蓬松棉絮狀的CTMP纖維，105°C下鼓風(fēng)干燥24h，得到表面疏水處理后的CTMP纖維；
(3)疏水改性后的CTMP纖維與熱塑性樹脂基體的復(fù)合:
按如下質(zhì)量百分比配比物料:步驟二中經(jīng)表面疏水處理后的CTMP纖維25%，PBS 75%。2000°C條件下密煉機(jī)混煉8min，熱壓成型，制備得到PBS-CTMP纖維復(fù)合材料。
[0045]經(jīng)解鍵劑處理后，CTMP纖維間氫鍵結(jié)合強(qiáng)度大幅下降，制備所得漿片的耐破指數(shù)從176KPa下降到93KPa。相比未添加解鍵劑的復(fù)合材料，以通過解鍵劑處理的纖維制備的復(fù)合材料力學(xué)性能大幅改善，拉伸強(qiáng)度提高12.6%，沖擊強(qiáng)度提高21.0%。
`[0046]以上顯示和描述了本發(fā)明專利的基本原理和主要特征和本發(fā)明專利的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明專利不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明專利的原理，在不脫離本發(fā)明專利精神和范圍的前提下，本發(fā)明專利還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明專利范圍內(nèi)。本發(fā)明專利要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種表面改性CTMP纖維制備脂肪族聚酯復(fù)合材料的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，解鍵劑對(duì)CTMP纖維的表面疏水預(yù)處理: 首先用去離子水將解鍵劑稀釋成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%~20%的解鍵劑溶液； 其次對(duì)CTMP纖維疏解l~60min后，配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%~8%的CTMP纖維溶液；最后將上述解鍵劑溶液加入上述CTMP纖維溶液中，浸泡0.f 10h，形成浸泡后CTMP纖維溶液，其中解鍵劑與絕干CTMP纖維的質(zhì)量比為(0.1-20):100 ； 步驟二，CTMP纖維漿片的制備及表面疏水處理后CTMP纖維的干解離: 首先在紙張成形器上將浸泡后CTMP纖維溶液抄成定量為8(T600g/m2的CTMP纖維漿片，4(T10(TC下鼓風(fēng)干燥； 其次將干燥后CTMP纖維漿片在高速攪拌機(jī)中以100(T20000rpm的轉(zhuǎn)速干解離I~60min，8(ri40°C下鼓風(fēng)干燥4~24h，得到表面疏水改性后的CTMP纖維； 步驟三，表面疏水改性后的CTMP纖維與熱塑性樹脂基體的復(fù)合:以步驟二中經(jīng)表面疏水改性后的CTMP纖維與熱塑性樹脂于8(T20(TC下，熔融加工混合制得復(fù)合材料，其中表面疏水改性后的CTMP纖維質(zhì)量占復(fù)合材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~60%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面改性CTMP纖維制備脂肪族聚酯復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述步驟一中的CTMP纖維為生物質(zhì)纖維原料通過化學(xué)預(yù)處理結(jié)合機(jī)械法分離得到的纖維。`
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種表面改性CTMP纖維制備脂肪族聚酯復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述步驟一中的CTMP纖維為針葉木CTMP纖維、闊葉木CTMP纖維中的一種或兩種混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面改性CTMP纖維制備脂肪族聚酯復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述熱塑性樹脂基體指脂肪族聚酯類的高分子聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種表面改性CTMP纖維制備脂肪族聚酯復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述脂肪族聚酯基體為聚羥基脂肪酸酯、聚己二酸-對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二醇酯或聚乳酸中的一種或幾種混合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種表面改性CTMP纖維制備脂肪族聚酯復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述熔融加工成型方式選用密煉、開煉后熱壓成型或擠出成型中的一種。
【文檔編號(hào)】C08L67/04GK103865242SQ201410095648
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】岳小鵬, 徐永建, 周樂群, 暢平, 朱振峰, 張鼎軍 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)