生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法技术

本发明专利技术公开了生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，属于复合材料加工技术领域。本发明专利技术用于解决现有技术的复合纤维材料的力学性能有待进一步提高和软化温度低、容易发生变形的技术问题，生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，包括以下步骤：竹浆纤维经过纤维标准解离器解离后与四氢呋喃、丙酮加入到烧瓶中，室温下搅拌20

【技术实现步骤摘要】
生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法


[0001]本专利技术涉及复合材料加工
，具体涉及生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法。

技术介绍

[0002]目前我国塑料加工所使用的材料主要以石油基塑料为主，石油资源有限，不具有可持续发展性，并且石油基塑料的本身无法生物降解，对环境污染大。
[0003]聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯是一种新型的生物可降解材料，具有优异的生物可降解性和生物相容性，在包装、医疗等领域有着广泛的应用前景。竹浆纤维是一种生物质再生纤维，具有优良的物理机械性能和环保性能。将竹浆纤维与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯相结合，生产出一种较高性能的环保复合纤维材料用以代替木材和塑料，可缓减资源短缺和环境污染问题。
[0004]现有技术中的由于竹浆纤维表面含有大量的羟基，其极性较大，在使用竹浆纤维增强聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯制备复合纤维材料时，竹浆纤维与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯之间相容性差，界面结合强度较低，导致复合纤维材料的力学性能有待进一步提高，由于聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯的热稳定性差，在55℃上下出现软化现象，并且其拉伸断裂应变高，在以聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯为原料制备的复合纤维材料，其软化温度较低，容易发生变形，极大地限制了复合纤维材料的推广应用。
[0005]针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，用于解决现有技术中的复合纤维材料加工过程中，由于竹浆纤维与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯之间相容性差，界面结合强度低，导致复合纤维材料的力学性能有待进一步提高和复合纤维材料的软化温度低，容易发生变形的技术问题。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008]生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，包括以下步骤：
[0009]S1、竹浆纤维经过纤维标准解离器解离后与四氢呋喃、丙酮加入到烧瓶中，室温下搅拌20
‑
30min，后处理得到预处理竹浆纤维；
[0010]S2、将4
‑
二甲氨基吡啶、四氢呋喃加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，待4
‑
二甲氨基吡啶溶解后，向三口烧瓶中加入三乙胺和预处理竹浆纤维，三口烧瓶温度降低至3
‑
8℃，向三口烧瓶中滴加2
‑
溴丙酰溴，滴加完毕之后，三口烧瓶温度升高至55
‑
65℃，保温反应22
‑
24h，后处理得到中间体I；
[0011]中间体I的合成反应原理为：
[0012][0013]S3、将N,N
‑
二甲基甲酰胺、催化剂、丙酸烯丙酯和中间体I加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至50
‑
60℃，反应6
‑
8h，后处理得到复合竹浆纤维；
[0014]复合竹浆纤维的合成反应原理为：
[0015][0016]S4、将复合竹浆纤维、改性淀粉、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二酯和添加剂混合均匀，加入到螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到复合颗粒；
[0017]S5、将复合颗粒与发泡母粒混合均匀后加入到注塑挤出机中熔融挤出到型腔中，型腔温度降低至90
‑
100℃，保温15
‑
25min，降温至室温、脱模，得到复合纤维材料。
[0018]进一步的，所述步骤S1中竹浆纤维、四氢呋喃和丙酮的重量比为1:5:3，所述后处理操作包括：抽滤，滤饼转移到温度为75
‑
85℃的干燥箱中，鼓风干燥6
‑
8h，撕碎，得到预处理竹浆纤维。
[0019]进一步的，所述步骤S2中4
‑
二甲氨基吡啶、四氢呋喃、三乙胺、预处理竹浆纤维与2
‑
溴丙酰溴的重量比为1:100:3:2:2，所述后处理操作包括：反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用无水乙醇打浆、淋洗后转移到温度为60
‑
70℃的干燥箱中干燥6
‑
8h，撕碎，得到中间体I。
[0020]进一步的，所述步骤S3中N,N
‑
二甲基甲酰胺、催化剂、丙酸烯丙酯和中间体I的重量比为25:1:2.5:4，所述催化剂为由溴化铜、N,N,N',N,'N
”‑
五甲基二亚乙基三胺和L
‑
抗坏血酸按摩尔比1:2:3混合组成，所述后处理操作包括：反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼依次用去离子水、无水乙醇和丙酮洗涤后转移到温度为60
‑
70℃的干燥箱中鼓风干燥6
‑
8h，粉碎，得到复合竹浆纤维。
[0021]进一步的，所述改性淀粉的制备方法为：将玉米淀粉、水、六偏磷酸钠、聚乙二醇600加入到三口烧瓶中搅拌，使用30wt％氢氧化钠水溶液调节体系pH＝9
‑
11，三口烧瓶温度
升高至90
‑
98℃，反应30
‑
45min，后处理，得到改性淀粉。
[0022]进一步的，所述玉米淀粉、水、六偏磷酸钠、聚乙二醇600的重量比为10:10:1:1，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶保温90
‑
98℃，蒸除体系中的水，得到均匀的糊化溶液，将糊化溶液转移到60
‑
70℃的干燥箱中干燥40
‑
50h，粉碎，得到改性淀粉。
[0023]进一步的，所述步骤S4中复合竹浆纤维、改性淀粉、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二酯和添加剂的重量比为2:3:10:2:0.5，所述添加剂由分散剂、增塑剂和偶联剂按照重量比1:1:2组成，其中，所述分散剂由焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或多种组成，所述增塑剂由邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二苯异辛酯中的一种或多种组成，所述偶联剂由异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙氧基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三硬脂酸钛酸酯中的一种或多种组成，所述螺杆挤出机从进料端向出料端方向的多个加热段的温度依次设置为180℃、190℃、210℃、210℃、210℃和200℃，主轴转速设定为80r/min，挤出的物料经过风冷成型后，再经过切断机切断，得到粒径大小为0.5
±
0.1cm的复合颗粒。
[0024]进一步的，所述发泡母粒的制备方法为：将发泡剂、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、成核剂与助发泡剂混合均匀，加入到螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到发泡母粒。
[0025]进一步的，所述发泡剂、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、成核剂与助发泡剂的重量比为1:5:1:0.5，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，成核剂为纳米碳酸钙，助发泡剂由硫酸铬、尿素、柠檬酸、氧化锌中的一种或多种组成，所述螺杆挤出机从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、竹浆纤维经过纤维标准解离器解离后与四氢呋喃、丙酮加入到烧瓶中，室温下搅拌20
‑
30min，后处理得到预处理竹浆纤维；S2、将4
‑
二甲氨基吡啶、四氢呋喃加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，待4
‑
二甲氨基吡啶溶解后，向三口烧瓶中加入三乙胺和预处理竹浆纤维，三口烧瓶温度降低至3
‑
8℃，向三口烧瓶中滴加2
‑
溴丙酰溴，滴加完毕之后，三口烧瓶温度升高至55
‑
65℃，保温反应22
‑
24h，后处理得到中间体I；S3、将N,N
‑
二甲基甲酰胺、催化剂、丙酸烯丙酯和中间体I加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至50
‑
60℃，反应6
‑
8h，后处理得到复合竹浆纤维；S4、将复合竹浆纤维、改性淀粉、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二酯和添加剂混合均匀加入到螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到复合颗粒；S5、将复合颗粒与发泡母粒混合均匀后加入到注塑挤出机中熔融挤出到型腔中，型腔温度降低至90
‑
100℃，保温15
‑
25min，降温至室温、脱模，得到复合纤维材料。2.根据权利要求1所述的生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，其特征在于，所述步骤S1中竹浆纤维、四氢呋喃和丙酮的重量比为1:5:3，所述后处理操作包括：抽滤，滤饼转移到温度为75
‑
85℃的干燥箱中，鼓风干燥6
‑
8h，撕碎，得到预处理竹浆纤维。3.根据权利要求1所述的生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，其特征在于，所述步骤S2中4
‑
二甲氨基吡啶、四氢呋喃、三乙胺、预处理竹浆纤维与2
‑
溴丙酰溴的重量比为1:100:3:2:2，所述后处理操作包括：反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用无水乙醇打浆、淋洗后转移到温度为60
‑
70℃的干燥箱中干燥6
‑
8h，撕碎，得到中间体I。4.根据权利要求1所述的生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，其特征在于，所述步骤S3中N,N
‑
二甲基甲酰胺、催化剂、丙酸烯丙酯和中间体I的重量比为25:1:2.5:4，所述催化剂为由溴化铜、N,N,N',N,'N
”‑
五甲基二亚乙基三胺和L
‑
抗坏血酸按摩尔比1:2:3混合组成，所述后处理操作包括：反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼依次用去离子水、无水乙醇和丙酮洗涤后转移到温度为60
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70℃的干燥箱中鼓风干燥6
‑
8h，粉碎，得到复合竹浆纤维。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋华军，张惠忠，张云凯，
申请(专利权)人：江阴锦昊昕新型面料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：