[发明专利]纤维素纳米晶须增强改性密胺模塑料的制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维素纳米晶须增强改性密胺模塑料的制备方法，采用传统增强密胺模塑料制备工艺所需的a‑纤维素为原料，通过酸化水解工艺，在最大程度简化纤维素纳米晶须制备工艺的基础上，制备出适用于增强改性密胺模塑料的纤维素纳米晶须，并制备出性能优异的纤维素纳米晶须增强改性密胺模塑料。本发明采用α‑纤维素为原料，通过水解得到纤维素纳米晶须，无需通过离心、透析、超声处理、低温存放等多到工序对纤维素纳米晶须进行提纯处理，亦能发挥纤维素纳米晶须的增强效果，并制备得到纤维素纳米晶须增强的改性密胺模塑料。该方法简单有效，能够进行工业化生产与应用。

技术领域

本发明属于塑料制造领域，具体涉及一种纤维素纳米晶须增强改性密胺模塑料的制备方法。

背景技术

三聚氰胺甲醛模塑料（密胺模塑料）是由甲醛和三聚氰胺共缩聚而成的树脂与各种助剂复合而成的一种热固性塑料，属于氨基模塑料中的一种，具有易成型，成型收缩率低，尺寸精度高，加工性能好等优点。其制品具有优异的耐热性、阻燃性和良好的机械强度。这种材料可广泛应用于与日常生活密切相关的用品，如：门把手、马桶盖板、浴室架、电脑键盘、鼠标、传真电话机、ATM 自动取款机、儿童用品、玩具、棋类等。产品具有优异的电绝缘性、电阻特性和优良的绝缘作用，能强力抵抗电弧光、漏电、燃烧以及其他和电器用途相关的不良影响，可以用来制作电器的外壳、电梯按钮、电器部件、线圈的托架、电器开关等。

密胺模塑料使用的增强纤维主要为α-纤维素，其制品具有较高的硬度和脆性，但制品的强度较低，耐热性能较差，尺寸稳定性满足不了高性能电器配件等领域的制造。纤维素作为天然高分子化合物，强度有限、容易化学腐蚀，物理形态也限制了其应用范围。但是将其制备成纳米级材料，可以在很大程度上优化其性能，使得纤维素具有更为广阔的应用范围。

纤维素纳米晶须是生物高聚物增强材料，具有目前常用的增强材料所无可比拟的特点：第一，原料主要来源于植物，废弃物处理后可安全返回大自然中；第二，具有极高的强度和模量，张应力比纤维素有指数级的增加。纤维素纳米晶须的比模量为铝、钢和玻璃的2倍还多。另外据其他文献报道，纤维素纳米晶须的模量沿分子链径向可达到143GPa和167.5GPa；第三，比表面积和表面活性能大大增加，能够产生小尺寸、表面或界面、量子尺寸、宏观量子隧道等效应。另外纳米材料在化学、物理(热、光、电磁等)性质方面表现出特异性，会明显改变材料的电学、光学、磁力学、绝缘性甚至超导性。

虽然纤维素纳米晶须性能突出，但要从纤维素中提取纳米晶须工艺复杂，需要经过溶胀、酸解、离心、透析、超声处理、低温存放等多到工序，产量低，成本高。市售2%浓度的纤维素纳米晶须售价更是高达2000元/千克，很难实现工业化的生产与应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺点，提供一种生产成本低、可实现工业化生产的纤维素纳米晶须增强改性密胺模塑料的制备方法，制备出的纤维素纳米晶须增强改性密胺模塑料具有优异的耐热性能和尺寸稳定性，可用于制作高性能电器配件等。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

（1）将100份浓度为64%的浓硫酸投入捏合反应釜中，开动捏合机，控制捏合机转速为40-80r/min，按4-6kg/min的速度投入10-30份α-纤维素木浆纸，捏合搅拌40-60min，并控制捏合反应温度在40-45℃，将α-纤维素木浆纸完全捏合分散成无颗粒状。

（2）将步骤（1）捏合好的混合物转移至桨叶式反应釜中，控制桨叶式反应釜的转速为80-120r/min，在45-50℃的条件下继续水解2-4h，升温至60-65℃，加入0.5-2份改性剂接枝反应40-60min，得到含有纤维素纳米晶须、未水解的α-纤维素、接枝改性的纤维素纳米晶须和α-纤维素的混合物。