一种具有半互穿网络结构的二醋酸纤维素复合材料及其制备方法(发明专利)

专利号:CN201610222341.2

申请人:江南大学

  • 公开号:CN105670045A
  • 申请日期:20160411
  • 公开日期:20160615
专利名称: 一种具有半互穿网络结构的二醋酸纤维素复合材料及其制备方法
专利名称(英文): Having a semi-interpenetrating network structure cellulose diacetate composite material and its preparation method
专利号: CN201610222341.2 申请时间: 20160411
公开号: CN105670045A 公开时间: 20160615
申请人: 江南大学
申请地址: 214122 江苏省无锡市滨湖区蠡湖大道1800号
发明人: 倪忠斌; 叶明; 陈明清; 施冬健
分类号: C08L1/12; C08L63/00; C08K5/07 主分类号: C08L1/12
代理机构: 代理人:
摘要: 本发明公开了一种具有半互穿网络结构的二醋酸纤维素复合材料及其制备方法,其制备方法关键在于二醋酸纤维素与环氧树脂共混后,再对分散在其中的环氧树脂进行固化,形成半互穿网络结构来实现,配方包括如下质量份含量的各组份:二醋酸纤维素100份、环氧树脂5~50份、樟脑5~20份、丙酮100份、固化剂2~20份。本发明二醋酸纤维素复合材料,拉伸强度和断裂伸长率都显著改善。既避免了增塑剂的使用,极大地减少了增塑剂对人体及环境的危害,也避免了熔融加工时的高温,减少了能耗的使用。且制备方法简单、易实现产业化,可以广泛用于眼镜框架、儿童玩具、乒乓球、薄膜、3D打印耗材、汽车和家电耗材等日用塑料制品。
摘要(英文): This invention discloses a semi-interpenetrating network structure cellulose diacetate composite material and its preparation method, the method for preparing cellulose diacetate the key is that the blended with epoxy resin, and the dispersed in the cured epoxy resin, to form a semi-interpenetrating network structure to realize, the formulation comprises the following quality copy of the content of each component : cellulose diacetate 100 parts, epoxy resin 5-50 parts, camphor 5-20 parts, acetone 100 parts, curing agent 2-20 parts. The invention b acetic acid cellulose composite material, tensile strength and elongation at break are significantly improved. Not only avoid the use of the plasticizer, the plasticizer to greatly reduce the hazard to the environment and to the human body, and also avoids the high temperature at the time of melt processing, the use of the energy consumption is reduced. The preparation method is simple, it is easy to realize industrial, can be widely used in the glasses frame, children' s toy, table tennis, thin-film, 3D printer consumable, such as automobile and home appliance material consumption daily plastic product.
  • 商标交易流程
一种改性二醋酸纤维素材料,其特征在于,包括如下质量百分比的各组份:

1.一种改性二醋酸纤维素材料,其特征在于,包括如下质量百分比的各组份:

2.根据权利要求1所述的增韧改性二醋酸纤维素材料,其特征在于,所述的二醋酸纤维素是取代度在2.2~2.7之间。

3.根据权利要求1所述的增韧改性二醋酸纤维素材料,其特征在于,所述的环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂等环氧树脂中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1~3所述的增韧改性二醋酸纤维素塑料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:按既定用量称取各原料,即二醋酸纤维素100质量份、环氧树脂5~50质量份、樟脑5~20质量份、丙酮100质量份、固化剂2~20份;步骤二:将称取的二醋酸纤维素、环氧树脂、樟脑、丙酮、固化剂置于转矩流变仪中45℃混合40min;步骤三:步骤二中混合后的物料于平板硫化机中压制成片材;步骤四:将片材置于烘箱中放置数日。

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一种改性二醋酸纤维素材料,其特征在于,包括如下质量百分比的各组份:
原文:

1.一种改性二醋酸纤维素材料,其特征在于,包括如下质量百分比的各组份:

2.根据权利要求1所述的增韧改性二醋酸纤维素材料,其特征在于,所述的二醋酸纤维素是取代度在2.2~2.7之间。

3.根据权利要求1所述的增韧改性二醋酸纤维素材料,其特征在于,所述的环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂等环氧树脂中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1~3所述的增韧改性二醋酸纤维素塑料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一:按既定用量称取各原料,即二醋酸纤维素100质量份、环氧树脂5~50质量份、樟脑5~20质量份、丙酮100质量份、固化剂2~20份;步骤二:将称取的二醋酸纤维素、环氧树脂、樟脑、丙酮、固化剂置于转矩流变仪中45℃混合40min;步骤三:步骤二中混合后的物料于平板硫化机中压制成片材;步骤四:将片材置于烘箱中放置数日。

翻译:
一种具有半互穿网络结构的二醋酸纤维素复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及二醋酸纤维素材料领域,尤其涉及一种具有半互穿网络结 构的二醋酸纤维素复合材料及其制备方法。

背景技术

二醋酸纤维素(CelluloseAcetate,或称为乙酸纤维素,纤维素乙酸酯), 首次制备于1865年,是纤维素的乙酸酯。二醋酸纤维素是指在醋酸作为溶 剂,醋酐作为乙酰化剂,在催化剂作用下进行酯化,而得到的一种热塑性树 脂,是纤维素衍生物中最早进行商品化生产,并且不断发展的纤维素有机酸 酯。而纤维素是绿色植物体的主要组成部分,资源丰富,来源广泛,可通过 人工培植的方法大量生产。

二醋酸纤维素分子链上含有大量羟基、乙酰基等极性基团,分子链呈刚 性,分子间相互作用力较大,分子链链段的活动性较差,这赋予了二醋酸纤 维素材料较大的强度和硬度,但也使得二醋酸纤维素制品韧性特别差,纯二 醋酸纤维素制品的断裂伸长率不足10%。

随着二醋酸纤维素材料中增塑剂添加量的增多,材料的韧性得到显著 提高,但其硬度和强度却下降得特别厉害。所以,添加增塑剂在改善二醋酸 纤维素加工工艺方面发挥了一定作用,但其综合性能提升并不明显。

本发明涉及一种新型的二醋酸纤维素材料的制备,该方法采用低温塑化的 方法,添加环氧树脂后对其进行固化来改善二醋酸纤维素制品的综合性能。 本发明克服了传统添加增塑剂对降低材料硬度和强度的影响,以及对环境 和人体的危害等缺点。通过拉力测试,SEM等测试表明该方法效果明显, 在二醋酸纤维素加工领域有很好的应用前景。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于找到一种改善二醋酸纤维素材料综合力 学性能的方法,并能有效应用于工业化生产中。

基于上述目的,本发明制备的二醋酸纤维素材料,由以下原料按照各自重量 份配比组成:二醋酸纤维素100份、环氧树脂5~50份、樟脑5~20份、固 化剂2~20份、丙酮100份。

优选地,所述的二醋酸纤维素是取代度在2.2~2.7之间。

优选地,所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多 酚型缩水甘油醚环氧树脂等环氧树脂中的一种。

为解决上述技术问题,本发明提出了如下制备方法,其包括如下步骤: 步骤一:按既定用量称取各原料,即二醋酸纤维素100质量份、环氧树脂 5~50质量份、樟脑5~20质量份、固化剂2~20份、丙酮100份;步骤二: 将称取的二醋酸纤维素、环氧树脂、樟脑、固化剂、丙酮置于转矩流变仪中 45℃混合40min;步骤三:步骤二中混合后的物料于平板硫化机中压制成片 材;步骤四:将片材置于烘箱中72h进行固化。

从上面所述可以看出,根据本发明提供的二醋酸纤维素复合材料的配 方及制备方法所获得的二醋酸纤维素塑料制品能够在保持一定的硬度和强 度的前提下,显著提高制品的韧性,综合力学性能优于传统添加增塑剂的方 案。该方法不采用添加增塑剂的方法可以有效限制增塑剂的使用,减少对人 体以及环境的伤害,而且其制备方法避免了高温塑化过程产生的高温能耗, 简单、易实现产业化。该二醋酸纤维素塑料可直接用于注塑成型、吹塑成型 等工艺,以制备眼镜框、玩具、薄膜、3D打印耗材、乒乓球等各种塑料制 品。此外,微量或者少量的功能性助剂,例如抗氧剂、着色剂、热稳定剂等 不会影响该二醋酸纤维素塑料的基本性能。

具体实施方式

实施例1

称取二醋酸纤维素100g和环氧树脂(环氧值0.43)20g、樟脑35g、丙酮 100g、聚醚胺-4008g在转矩流变仪中45℃共混40min。然后通过平板流变 仪压制成片材,将片材置于65℃烘箱中72h。测得该二醋酸纤维素片材的 拉伸强度为73MPa,断裂伸长率为46%。

实施例2

称取二醋酸纤维素100g、环氧树脂(环氧值0.63)40g、樟脑20g丙酮 100g、聚醚胺-40015g在转矩流变仪中45℃共混40min。然后通过平板流变 仪压制成片材,将片材置于60℃烘箱中72h。测得该二醋酸纤维素膜的拉 伸强度为70MPa,断裂伸长率为42%。

实施例3

称取二醋酸纤维素100g、环氧树脂(环氧值0.36)30g、樟脑15g、丙酮 90g、聚醚胺-40010g在转矩流变仪中45℃共混40min。然后通过平板流变 仪压制成片材,将片材置于65℃烘箱中144h。测得该二醋酸纤维素塑料片 材的拉伸强度为85MPa,断裂伸长率为39%。

实施例4

称取二醋酸纤维素100g、环氧树脂(环氧值0.74)10g、樟脑18g、丙 酮100g、聚醚胺-8008g在转矩流变仪中45℃共混40min。然后通过平板流 变仪压制成片材,将片材置于65℃烘箱中144h。测得该二醋酸纤维素塑料 的拉伸强度为77MPa,断裂伸长率为52%。

在其它实施例中,分别可以用双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、 多酚型缩水甘油醚环氧树脂等替换上述列举的环氧树脂。

由此可见,本发明提供的二醋酸纤维素材料及其制备方法具有以下特 点:

(1)所述二醋酸纤维素塑料在提高韧性的同时,可以保持较高的强度, 性能优于传统添加增塑剂改善韧性的方法。

(2)本发明所提供的二醋酸纤维素材料,既避免了增塑剂的使用,极 大地减少了增塑剂对人体及环境的危害,也避免了熔融加工时的高温,减少 了能耗的使用。

(3)本专利所用的二醋酸纤维素来源广泛,可以从秸秆、木糠或棉花 等绿色植物体内提取改性,资源丰富,可避免石化原料所带来的不良后果, 符合环保要求。

(4)本发明提供的二醋酸纤维素材料的制备方法工艺简单、生产周期 短、可在现有高分子材料加工设备上实施,易于实现产业化生产,可用于生 产眼镜框架、儿童玩具、乒乓球、3D打印耗材、薄膜、汽车和家电用材等。

所属领域的普通技术人员应当理解:以上所述仅为本发明的具体实施 例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何 修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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