一種具有半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的二醋酸纖維素復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及二醋酸纖維素材料領(lǐng)域，尤其涉及一種具有半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的二醋酸 纖維素復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 二醋酸纖維素 (Cellulose Acetate，或稱為乙酸纖維素，纖維素乙酸酯），首次制 備于1865年，是纖維素的乙酸酯。二醋酸纖維素是指在醋酸作為溶劑，醋酐作為乙酰化劑， 在催化劑作用下進(jìn)行酯化，而得到的一種熱塑性樹脂，是纖維素衍生物中最早進(jìn)行商品化 生產(chǎn)，并且不斷發(fā)展的纖維素有機(jī)酸酯。而纖維素是綠色植物體的主要組成部分，資源豐 富，來源廣泛，可通過人工培植的方法大量生產(chǎn)。
[0003] 二醋酸纖維素分子鏈上含有大量羥基、乙?；葮O性基團(tuán)，分子鏈呈剛性，分子間 相互作用力較大，分子鏈鏈段的活動性較差，這賦予了二醋酸纖維素材料較大的強(qiáng)度和硬 度，但也使得二醋酸纖維素制品韌性特別差，純二醋酸纖維素制品的斷裂伸長率不足10%。 [0004]隨著二醋酸纖維素材料中增塑劑添加量的增多，材料的韌性得到顯著提高，但其 硬度和強(qiáng)度卻下降得特別厲害。所以，添加增塑劑在改善二醋酸纖維素加工工藝方面發(fā)揮 了一定作用，但其綜合性能提升并不明顯。
[0005] 本發(fā)明涉及一種新型的二醋酸纖維素材料的制備，該方法采用低溫塑化的方法， 添加環(huán)氧樹脂后對其進(jìn)行固化來改善二醋酸纖維素制品的綜合性能。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)添 加增塑劑對降低材料硬度和強(qiáng)度的影響，以及對環(huán)境和人體的危害等缺點(diǎn)。通過拉力測試， SEM等測試表明該方法效果明顯，在二醋酸纖維素加工領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于找到一種改善二醋酸纖維素材料綜合力學(xué)性能的方 法，并能有效應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中。
[0007] 基于上述目的，本發(fā)明制備的二醋酸纖維素材料，由以下原料按照各自重量份配 比組成:二醋酸纖維素100份、環(huán)氧樹脂5~50份、樟腦5~20份、固化劑2~20份、丙酮100份。
[0008] 優(yōu)選地，所述的二醋酸纖維素是取代度在2.2~2.7之間。
[0009] 優(yōu)選地，所述環(huán)氧樹脂為雙酸A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、多酚型縮水甘油醚 環(huán)氧樹脂等環(huán)氧樹脂中的一種。
[0010] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了如下制備方法，其包括如下步驟:步驟一：按 既定用量稱取各原料，即二醋酸纖維素1〇〇質(zhì)量份、環(huán)氧樹脂5~50質(zhì)量份、樟腦5~20質(zhì)量 份、固化劑2~20份、丙酮100份;步驟二:將稱取的二醋酸纖維素、環(huán)氧樹脂、樟腦、固化劑、 丙酮置于轉(zhuǎn)矩流變儀中45°C混合40min;步驟三:步驟二中混合后的物料于平板硫化機(jī)中壓 制成片材;步驟四：將片材置于烘箱中72h進(jìn)行固化。
[0011]從上面所述可以看出，根據(jù)本發(fā)明提供的二醋酸纖維素復(fù)合材料的配方及制備方 法所獲得的二醋酸纖維素塑料制品能夠在保持一定的硬度和強(qiáng)度的前提下，顯著提高制品 的韌性，綜合力學(xué)性能優(yōu)于傳統(tǒng)添加增塑劑的方案。該方法不采用添加增塑劑的方法可以 有效限制增塑劑的使用，減少對人體以及環(huán)境的傷害，而且其制備方法避免了高溫塑化過 程產(chǎn)生的高溫能耗，簡單、易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。該二醋酸纖維素塑料可直接用于注塑成型、吹塑 成型等工藝，以制備眼鏡框、玩具、薄膜、3D打印耗材、乒乓球等各種塑料制品。此外，微量或 者少量的功能性助劑，例如抗氧劑、著色劑、熱穩(wěn)定劑等不會影響該二醋酸纖維素塑料的基 本性能。
【具體實(shí)施方式】 [0012] 實(shí)施例1
[0013] 稱取二醋酸纖維素100g和環(huán)氧樹脂（環(huán)氧值0.43)20g、樟腦35g、丙酮100g、聚醚 胺-400 8g在轉(zhuǎn)矩流變儀中45°C共混40min。然后通過平板流變儀壓制成片材，將片材置于 65°C烘箱中72h。測得該二醋酸纖維素片材的拉伸強(qiáng)度為73MPa，斷裂伸長率為46%。
[0014] 實(shí)施例2
[0015]稱取二醋酸纖維素100g、環(huán)氧樹脂(環(huán)氧值0.63)40g、樟腦20g丙酮100g、聚醚胺-400 15g在轉(zhuǎn)矩流變儀中45°C共混40min。然后通過平板流變儀壓制成片材，將片材置于60 °C烘箱中72h。測得該二醋酸纖維素膜的拉伸強(qiáng)度為70MPa，斷裂伸長率為42%。
[0016] 實(shí)施例3
[0017]稱取二醋酸纖維素100g、環(huán)氧樹脂(環(huán)氧值0.36)30g、樟腦15g、丙酮90g、聚醚胺-400 10g在轉(zhuǎn)矩流變儀中45°C共混40min。然后通過平板流變儀壓制成片材，將片材置于65 °C烘箱中144h。測得該二醋酸纖維素塑料片材的拉伸強(qiáng)度為85MPa，斷裂伸長率為39%。 [0018] 實(shí)施例4
[0019]稱取二醋酸纖維素100g、環(huán)氧樹脂(環(huán)氧值0.74)10g、樟腦18g、丙酮100g、聚醚胺-800 8g在轉(zhuǎn)矩流變儀中45°C共混40min。然后通過平板流變儀壓制成片材，將片材置于65°C 烘箱中144h。測得該二醋酸纖維素塑料的拉伸強(qiáng)度為77MPa，斷裂伸長率為52%。
[0020]在其它實(shí)施例中，分別可以用雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、多酚型縮水甘 油醚環(huán)氧樹脂等替換上述列舉的環(huán)氧樹脂。
[0021 ]由此可見，本發(fā)明提供的二醋酸纖維素材料及其制備方法具有以下特點(diǎn)：
[0022] (1)所述二醋酸纖維素塑料在提高韌性的同時，可以保持較高的強(qiáng)度，性能優(yōu)于傳 統(tǒng)添加增塑劑改善韌性的方法。
[0023] (2)本發(fā)明所提供的二醋酸纖維素材料，既避免了增塑劑的使用，極大地減少了增 塑劑對人體及環(huán)境的危害，也避免了熔融加工時的高溫，減少了能耗的使用。
[0024] (3)本專利所用的二醋酸纖維素來源廣泛，可以從秸桿、木糠或棉花等綠色植物體 內(nèi)提取改性，資源豐富，可避免石化原料所帶來的不良后果，符合環(huán)保要求。
[0025] (4)本發(fā)明提供的二醋酸纖維素材料的制備方法工藝簡單、生產(chǎn)周期短、可在現(xiàn)有 高分子材料加工設(shè)備上實(shí)施，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，可用于生產(chǎn)眼鏡框架、兒童玩具、乒乓 球、3D打印耗材、薄膜、汽車和家電用材等。
[0026]所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并 不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均 應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改性二醋酸纖維素材料，其特征在于，包括如下質(zhì)量百分比的各組份： 二醋酸纖維素 100份 環(huán)氧樹脂 5~50份 樟腦 5~20份。 丙酮 100份 固化劑 2~20份2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增韌改性二醋酸纖維素材料，其特征在于，所述的二醋酸纖維 素是取代度在2.2~2.7之間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增韌改性二醋酸纖維素材料，其特征在于，所述的環(huán)氧樹脂包 括雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、多酚型縮水甘油醚環(huán)氧樹脂等環(huán)氧樹脂中的一種 或兩種以上。4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3所述的增韌改性二醋酸纖維素塑料的制備方法，其特征在于，包 括如下步驟:步驟一:按既定用量稱取各原料，即二醋酸纖維素100質(zhì)量份、環(huán)氧樹脂5~50 質(zhì)量份、樟腦5~20質(zhì)量份、丙酮100質(zhì)量份、固化劑2~20份;步驟二:將稱取的二醋酸纖維 素、環(huán)氧樹脂、樟腦、丙酮、固化劑置于轉(zhuǎn)矩流變儀中45°C混合40min;步驟三:步驟二中混合 后的物料于平板硫化機(jī)中壓制成片材;步驟四：將片材置于烘箱中放置數(shù)日。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的二醋酸纖維素復(fù)合材料及其制備方法，其制備方法關(guān)鍵在于二醋酸纖維素與環(huán)氧樹脂共混后，再對分散在其中的環(huán)氧樹脂進(jìn)行固化，形成半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，配方包括如下質(zhì)量份含量的各組份：二醋酸纖維素100份、環(huán)氧樹脂5～50份、樟腦5～20份、丙酮100份、固化劑2～20份。本發(fā)明二醋酸纖維素復(fù)合材料，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率都顯著改善。既避免了增塑劑的使用，極大地減少了增塑劑對人體及環(huán)境的危害，也避免了熔融加工時的高溫，減少了能耗的使用。且制備方法簡單、易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，可以廣泛用于眼鏡框架、兒童玩具、乒乓球、薄膜、3D打印耗材、汽車和家電耗材等日用塑料制品。
【IPC分類】C08L1/12, C08L63/00, C08K5/07
【公開號】CN105670045
【申請?zhí)枴緾N201610222341
【發(fā)明人】倪忠斌, 葉明 , 陳明清, 施冬健
【申請人】江南大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年4月11日