[发明专利]一种用于家用电器的纳米纤维素复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于家用电器用复合材料技术领域，公开了一种用于家用电器的纳米纤维素复合材料及其制备方法。其中，其原料包括热塑性塑料70～99份、乙酰化改性的纳米纤维素1～20份、阻燃剂0.2～0.5份、抗菌剂0.1～1份、增韧剂0.2～1份和抗氧化剂1‑10份。本发明通过原料的复配和配比，制备的纳米纤维素复合材料，比传统的家用电器材料强度更高，且具有极低的热膨胀系数，在同样的温度下，比纯聚合物材料的热变形性能低很多，能够在一定程度上保证家用电器使用安全。此外，本发明通过乙酰氯对纳米纤维素进行部分乙酰化改性，降低其亲水性，成功得到经乙酰化改性的具有疏水性能的纳米纤维素，使其更易与聚合物高分子混合，为纳米纤维素产业化发展提供基础，应用前影响广泛。

技术领域

本发明涉及家用电器用复合材料技术领域，具体涉及一种用于家用电器的纳米纤维素复合材料及其制备方法。

背景技术

家用电器主要是指在家庭及类似场所中使用的各种电器设备，已成为现代家庭生活中不可或缺的部分。家用电器设备按照产品的功能和用途主要分为：厨房电器、清洁电器、声像电器、控温电器、医疗健康设备等。目前，家用电器使用的主要是热塑性塑料以及部分的热固性塑料。热塑性塑料主要有酚醛树脂、环氧树脂、氨基塑料等，具体包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物(ABS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)等。

但是大多数塑料制品存在机械强度较低、抗冲击差等缺点。为保证日常生活使用的安全性，家用电器材料往往采用各种增强材料来弥补这些缺点，如玻璃纤维和碳纤维。但是由于玻璃纤维和碳纤维成本高，表面处理难度大，使用后难以回收和降价等问题，限制了家用电器塑料复合材料的发展。

发明内容

本发明提出一种用于家用电器的纳米纤维素复合材料及其制备方法，以解决现有技术中存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。

为了克服上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种用于家用电器的纳米纤维素复合材料，按重量份计，其原料包括热塑性塑料70～99份、乙酰化改性的纳米纤维素1～20份、增韧剂0.2～1份和抗氧化剂1-10份。

值得说明的是，纳米纤维素(CNF)是纳米尺度的纤维素纤维，密度只有1.6g/cm³，而强度却高达2～3GPa，来源非常广泛，是一种优秀的可再生可生物降解材料，同时，纳米纤维素具有极低的热变形率，能增强其复合材料的耐热性和热稳定性，因此，从理论上来说，纳米纤维素非常适合作为家用电器材料的增强剂。但是由于其表面含有大量的羟基，在干燥时非常容易聚团，形成微米甚至毫米级颗粒，破坏其纳米级特有的活性，此外，由于CNF的羟基是亲水性的，难与大部分疏水的家用电器塑料材料完美混合，导致CNF复合材料混合不匀，界面容易产生分离，因而限制了纳米纤维素的大批量生产。

同时，纳米纤维素具有低密度和高结晶度的特性，尤其在进行乙酰化改性以后具有高的比强度和极低的热膨胀系数，其作为复合材料的增强体时，可以增强复合材料的强度和降低热膨胀系数。

作为上述方案的进一步改进，所述热塑性塑料选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物、高抗冲聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯或聚乙烯中的至少一种。

作为上述方案的进一步改进，按重量份计，所述纳米纤维素复合材料的原料还包括阻燃剂0.2～0.5份和抗菌剂0.1～1份；所述阻燃剂选自磷酸烷基酯类、磷酸甲苯-二苯酯、碲化合物或硼酸盐中的至少一种；所述抗菌剂选自香草醛、乙基香草醛类化合物、甲壳素、芥末、蓖麻油中的至少一种；所述增韧剂选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的三元共聚物、高抗冲聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯或聚乙烯中的至少一种；所述抗氧化剂选自多酚类抗氧化剂或亚磷酸酯类抗氧化剂中的至少一种。优选地，所述多酚类抗氧化剂包括BHT和2246；所述亚磷酸酯类抗氧化剂包括168和626。

如本发明任一项所述的纳米纤维素复合材料的制备方法，包括以下步骤：