[发明专利]一种聚乙烯醇/木质纤维素复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料改性技术领域，尤其涉及一种木质纤维素改性聚乙烯醇的复合材料及其制备方法。

 

背景技术：

木质纤维素是纳米纤维素的一种，其一种普遍存在的蕴藏最为丰富的自然生物资源，是天然可再生木材经过化学处理、机械法加工得到的有机絮状纤维物质，具有纳米级纤维结构，并具有可控的“自组装”性能。而纤维素纳米纤丝是一种在高速高压剪切与冲击力作用下将植物纤维剥离、撕裂成直径为纳米级的微细纤维，其理论力学性能基本接触碳纤维。而且其还具有无所比拟的资源优势、生物降解特性、良好的透光性、富含差劲基纤维表面、特殊的网状结构。因此用纤维素纳米纤丝改性医用生物材料具有很大的意义。

在改性生物材料聚乙烯醇时，由于纤维素纳米纤丝表面的疏水性能，其分散性较差，易造成纤维的团聚。目前，有很多防止纤维素纳米纤丝团聚的方法，例如，在聚合物挤出过程中，加入纳米纤维素的悬浮液，即得到纤维增强产物；聚合前，在单体或预聚物溶液、悬浮液中加入纳米纤维素，即可具有较好的分散性。然而研究表明，聚合过程中纳米纤维素和水的引入会影响聚合过程并使得产品产生缺陷（Funabashi, M.; Kunioka, M. Macromol. Symp. 2005, 224, 309?321.、Duanmu, J.; Gamstedt, E. K.; Rosling, A. J. Compos. Mater. 2012, DOI: 10.1177/0021998312437000.）。另一类方法是在加入前，先预处理纳米纤维素，例如表面包覆活性剂、部分氧化、官能团化、接枝异氰酸盐或经过有机酸盐的酯化，这些改性的目的都是防止在干燥过程中，纤维素纳米纤丝的团聚并帮助其易溶解于有机溶剂和疏水性高聚物中。由于纤维素纳米纤丝表面上具有很多羟基基团，可吸附大量表面包覆剂，纤维素纳米纤丝在高聚物中的改性作用不仅由于它自身具有很高的硬度，还因为纳米纤维素表面的氢键作用，与被改性的高聚物间产生渗透交联作用，改性后的纳米纤维素表面的亲和能降低，与此同时，纤维素和高聚物的结合力和同时减弱，所以其对高聚物材料的增强作用会大大减弱（Lee, K.-Y.; Quero, F.; Blaker, J. J.; Hill, C. A. S.; Eichhorn, S. J.;Bismarck, A. Cellulose 2011, 18, 595?605.）。

本发明中找到了一种高效可实际生产的方法，将制药业中用于药物微粒包覆的溶剂蒸发技术用在此处改性聚乙烯醇微粒子，得到料的刚性和强度同时得到了较大的改善。

 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种聚乙烯醇/木质纤维素复合材料及其制备方法，达到提高聚乙烯醇的刚性和强度。

一种聚乙烯醇/木质纤维素复合材料，由下述组份按重量份制备而成：

木质纤维素：3-20份

聚乙烯醇：5-100份

聚山梨酯：0.3-2份

一种制备上述的聚乙烯醇/木质纤维素复合材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）按配比将3-20份木质纤维素溶解于水中形成质量分数为0.1-1%的水溶液；再将0.3-2份聚山梨酯在溶解于水中形成质量分数为1-2.5%的溶液，将前述两种溶液一起放入均化器，在转速为4000-10000转/分下搅拌2-10分钟，得乳化木质纤维素水溶液；

（2）取5-100份聚乙烯醇溶解在乙酸乙酯溶液中，再加入（1）中制备的乳化木质纤维素水溶液，在均化器中以500-3000转/分的转速下搅拌5-20分钟；

（3）将（2）混合物料用微孔过滤膜过滤，将微孔过滤膜上的收集物进行晾干，得聚乙烯醇/木质纤维素复合材料。

优选为，所述步骤（3）中微孔过滤膜为聚偏二氟乙烯（PVDF）过滤膜，所述微孔过滤膜的微孔尺寸为0.4-0.8微米。

本发明相比于现有技术具有下述有益效果：

1.本发明采用水、乙酸乙酯无毒安全的溶剂溶解木质纤维素与聚乙烯醇，从而合成出聚乙烯醇/木质纤维素复合材料，生产过程环保，对环境友好、无残留。

2.本发明使用聚山梨酯作为表面活性剂，采用简单的溶剂蒸发技术，使木质纤维素均匀分散在聚乙烯醇中，成功地制备了木质纤维素均匀分散的复合材料。