【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料，尤其涉及一种纳米纤维素改性聚酯复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、聚酯分子结构决定其优异的性能，pet聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯)分子结构高度规整，分子排列紧密，分子链段中含有刚性苯环结构，因此pet具有良好的物理和机械性能，被广泛应用于医疗器材，包装材料，纺织材料等多个领域。然而，单纯的pet树脂存在不耐高温、阻隔性差，冲击韧性不足，耐老化性能和机械力学性能仍然有待进一步提高等缺陷，导致pet聚酯制品存在易变性，保质期短等问题。通过向pet树脂中加入一些无机、有机或有机杂化的粒子制成聚酯复合材料是解决上述问题的常见方法。
2、现有的聚酯复合材料由于添加的功能助剂和填料选取不当，往往造成产品加工流动性不足，性能稳定性不佳，使用寿命短等问题。除此之外，市面上的聚酯复合材料还存在由于功能助剂和填料与pet树脂基材之间的相容性不足，在长期使用过程中功能助剂和填料易向材料表面迁移，造成材料性能急剧下降，在很短的时间内材料性能就无法满足使用要求等缺陷。可见，寻求更为合适的改性剂及改性方法，制备出综合性能和性能稳定性优异的改性聚酯复合材料显得尤为重要。
3、纤维素纳米晶(cnc)是一种以植物为原料制备的纳米材料，具有许多优异的性能，如优异的力学性能、刚性大、比表面积大、来源广泛、可再生等，cnc加入聚酯树脂基体中后，不仅可提高材料的强度和模量，改善材料的脆性；还能增强聚酯间作用力，有效提高聚酯材料的耐高温性、阻隔性和力学性能。然而纤维素为亲水性材料，与疏水性不饱和聚酯之间的不相容性导致cnc
4、申请号为201410140289.7的中国专利技术专利公开了一种生物降解聚酯/纤维素纳米复合材料及其制备方法，具体说来，一种增容剂改性的聚己内酯/纤维素纳米复合材料及其制备方法。增容剂可明显改善纤维素在聚己内酯中的分散，提高了纳米复合材料的力学性能。增容剂具有生物相容性和生物可降解性能，有利于纳米复合材料在生物医药中的应用。采用熔融共混制备的纳米复合材料其操作简便，生产工艺简单，易于实现大规模生产。然而，该复合材料耐热老化性能、机械力学性能仍然有待进一步提高。
5、因此，开发一种机械力学性能佳，耐热老化性能好，阻隔性能够，使用寿命长的纳米纤维素改性聚酯复合材料及其制备方法符合市场需求，具有广泛的市场价值和应用前景，对促进聚酯复合材料领域的发展具有非常重要的意义。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种机械力学性能佳，耐热老化性能好，阻隔性能够，使用寿命长的纳米纤维素改性聚酯复合材料及其制备方法。
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种纳米纤维素改性聚酯复合材料，是由如下按重量份计的各原料制成：pet树脂100份、改性纤维素纳米晶5-8份、石墨烯纳米片10-15份、五氧化二磷0.5-0.8份、多聚磷酸0.3-0.5份、偶联剂1-3份、抗氧剂0.6-1份、润滑剂0.3-0.5份、相容剂0.8-1.2份；所述改性纤维素纳米晶是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸甲酯、水杨酸烯丙酯、乙烯基三甲氧基硅烷、3-(1,1-二氟-2-丙烯-1-基)-2(1h)-喹喔啉酮共改性纤维素纳米晶。
3、优选的，所述相容剂为相容剂ko-311。
4、优选的，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。
5、优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的至少一种。
6、优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。
7、优选的，所述石墨烯纳米片的来源无特殊要求，在本专利技术的一个实施例中，所述石墨烯纳米片是按申请号为202010483769.9的中国专利技术专利实施例1的方法制成。
8、优选的，所述改性纤维素纳米晶的制备方法，包括如下步骤：将纤维素纳米晶分散于有机溶剂中，然后向其中依次加入乙烯基三甲氧基硅烷、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸甲酯、水杨酸烯丙酯、3-(1,1-二氟-2-丙烯-1-基)-2(1h)-喹喔啉酮和引发剂，在惰性气体氛围，60-70℃下搅拌反应3-5小时，后旋蒸除去溶剂，得到改性纤维素纳米晶。
9、优选的，所述纤维素纳米晶、有机溶剂、乙烯基三甲氧基硅烷、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸甲酯、水杨酸烯丙酯、3-(1,1-二氟-2-丙烯-1-基)-2(1h)-喹喔啉酮、引发剂的质量比为3:(10-15):(0.8-1.2):1:1:(0.3-0.5):(0.1-0.3):(0.06-0.1)。
10、优选的，所述有机溶剂为二甲亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一种。
11、优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
12、优选的，所述纤维素纳米晶的来源无特殊要求，在本专利技术的一个实施例中，所述纤维素纳米晶是按申请号为201910560135.6的中国专利技术专利实施例1的方法制成。
13、优选的，所述pet树脂为中国厦门腾龙dsr tl-103pet树脂、加拿大aclocompounders公司生产的pet008l树脂、中国海南逸盛石化ys-w01 pet树脂中的至少一种。
14、本专利技术的另一个目的，在于提供一种所述纳米纤维素改性聚酯复合材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀，研磨过200-400目筛，得到混合物料，然后将混合物料加入邻氯苯酚中，在90-110℃下搅拌均匀，浇注于模具中，在180-210℃下干燥至恒重，得到纳米纤维素改性聚酯复合材料。
15、优选的，所述混合物料、邻氯苯酚的质量比为1:(3-5)。
16、相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
17、(1)本专利技术公开的纳米纤维素改性聚酯复合材料的制备方法，只需将各原料按重量份混合均匀后分散、浇注成型即可，无需专用设备，耗能低，资金投入少，制备效率和成品合格率高，适于连续规模化生产；通过分散后浇注成型的制备方法能有效避免挤出机挤出成型时纤维素纳米晶的分解，同时还能节省能耗。
18、(2)本专利技术公开的纳米纤维素改性聚酯复合材料，是由如下按重量份计的各原料制成：pet树脂100份、改性纤维素纳米晶5-8份、石墨烯纳米片10-15份、五氧化二磷0.5-0.8份、多聚磷酸0.3-0.5份、偶联剂1-3份、抗氧剂0.6-1份、润滑剂0.3-0.5份、相容剂0.8-1.2份；通过各原料之间的相互配合，共同作用，使得制成的复合材料机械力学性能佳，耐热老化性能好，阻隔性能够，使用寿命长。
19、(3)本专利技术公开的纳米纤维素改性聚酯复合材料，石墨烯纳米片的加入不仅能改善复合材料的机械力学性能，还有利于提高阻隔性能；所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纳米纤维素改性聚酯复合材料，其特征在于，由如下按重量份计的各原料制成：PET树脂100份、改性纤维素纳米晶5-8份、石墨烯纳米片10-15份、五氧化二磷0.5-0.8份、多聚磷酸0.3-0.5份、偶联剂1-3份、抗氧剂0.6-1份、润滑剂0.3-0.5份、相容剂0.8-1.2份；所述改性纤维素纳米晶是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸甲酯、水杨酸烯丙酯、乙烯基三甲氧基硅烷、3-(1,1-二氟-2-丙烯-1-基)-2(1H)-喹喔啉酮共改性纤维素纳米晶。
2.如权利要求1所述的纳米纤维素改性聚酯复合材料，其特征在于，所述相容剂为相容剂KO-311；所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。
3.如权利要求1所述的纳米纤维素改性聚酯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的至少一种；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
4.如权利要求1所述的纳米纤维素改性聚酯复合材料，其特征在于，所述改性纤维素纳米晶的制备方法，包括如下步骤：将纤维素纳米晶
5.如权利要求4所述的纳米纤维素改性聚酯复合材料，其特征在于，所述纤维素纳米晶、有机溶剂、乙烯基三甲氧基硅烷、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸甲酯、水杨酸烯丙酯、3-(1,1-二氟-2-丙烯-1-基)-2(1H)-喹喔啉酮、引发剂的质量比为3:(10-15):(0.8-1.2):1:1:(0.3-0.5):(0.1-0.3):(0.06-0.1)。
6.如权利要求4所述的纳米纤维素改性聚酯复合材料，其特征在于，所述有机溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
7.如权利要求1所述的纳米纤维素改性聚酯复合材料，其特征在于，所述PET树脂为DSRTL-103PET树脂、PET008L树脂、YS-W01 PET树脂中的至少一种。
8.一种如权利要求1-7任一项所述纳米纤维素改性聚酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按重量份混合均匀，研磨过200-400目筛，得到混合物料，然后将混合物料加入邻氯苯酚中，在90-110℃下搅拌均匀，浇注于模具中，在180-210℃下干燥至恒重，得到纳米纤维素改性聚酯复合材料。
9.如权利要求8所述纳米纤维素改性聚酯复合材料的制备方法，其特征在于，所述混合物料、邻氯苯酚的质量比为1:(3-5)。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维素改性聚酯复合材料，其特征在于，由如下按重量份计的各原料制成：pet树脂100份、改性纤维素纳米晶5-8份、石墨烯纳米片10-15份、五氧化二磷0.5-0.8份、多聚磷酸0.3-0.5份、偶联剂1-3份、抗氧剂0.6-1份、润滑剂0.3-0.5份、相容剂0.8-1.2份；所述改性纤维素纳米晶是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸甲酯、水杨酸烯丙酯、乙烯基三甲氧基硅烷、3-(1,1-二氟-2-丙烯-1-基)-2(1h)-喹喔啉酮共改性纤维素纳米晶。
2.如权利要求1所述的纳米纤维素改性聚酯复合材料，其特征在于，所述相容剂为相容剂ko-311；所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、乙撑双硬脂酰胺中的至少一种。
3.如权利要求1所述的纳米纤维素改性聚酯复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168中的至少一种；所述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh560、硅烷偶联剂kh570中的至少一种。
4.如权利要求1所述的纳米纤维素改性聚酯复合材料，其特征在于，所述改性纤维素纳米晶的制备方法，包括如下步骤：将纤维素纳米晶分散于有机溶剂中，然后向其中依次加入乙烯基三甲氧基硅烷、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸甲酯、水杨酸烯丙酯、3-(1,1-二氟-2-丙烯-1-基)-2(1h)-喹喔啉酮和引发剂，在惰性气体氛围，60-70℃下搅拌反应3-5小时，后旋蒸除去溶剂，得...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵江琦，李鹏云，
申请(专利权)人：江苏蜀扬春新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。