[发明专利]利用纳米纤维增强塑料或木塑复合材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及增强塑料或木塑复合材的方法。

背景技术

天然植物纳米纤维素的杨氏模量高达128GPa，高于金属铝的70GPa和玻璃纤维的76GPa；最大拉伸强度约为17.8GPa，是钢铁的7倍。在复合材料增强作用方面具有很好的应用前景，可作为一种性能优异的增强型填充材料。

热塑性塑料或木塑复合材在加工过程中需要杜绝水分，以免产生气泡影响强度和外观质量。而纳米植物纤维水溶液在浓度超过7～9％后即呈现凝胶状态，无法分散；干态下聚集成团。因此，在向塑料或木塑复合材等干法工艺中引入纳米纤维时无法使其均匀分散，起不到应有的增强改性作用。

发明内容

本发明是要解决向塑料或木塑复合材干法工艺中引入纳米纤维时无法使其均匀分散，起不到应有的增强改性作用的技术问题，从而提供了利用纳米纤维增强塑料或木塑复合材的方法。

本发明的第一种利用纳米纤维增强塑料或木塑复合材的方法是按以下步骤进行的：

一、按质量份数称取30～35份的石蜡，10～15份的乳化剂和2～2.5份的乳化助剂，在温度为80～90℃的条件下混合均匀，得到混合液A；

二、将步骤一得到的混合液A在温度为80～90℃下搅拌，同时加入缓慢350～400mL的80～100℃的水，得到混合液B；

三、将步骤二得到的混合液B在室温条件下搅拌，冷却得石蜡乳液；

四、取100～150g的步骤三得到的石蜡乳液和20～25g的纳米纤维，室温下，在速率为5000～7000r/min的条件下混合，得到石蜡/纳米纤维乳液；其中，所述的纳米纤维是其中水的质量分数为75％的湿纤维，所述的纳米纤维的直径为10～50nm，平均长度为400～600μm；

五、将步骤四得到的石蜡/纳米纤维乳液铺撒到平板玻璃或金属板上，在室温条件下自然干燥，得到石蜡/纳米纤维干混物；

六、将步骤五得到的石蜡/纳米纤维干混物粉碎，与塑料颗粒混合之后挤出或注塑加工成塑料制品，即完成利用纳米纤维增强塑料。

本发明的第二种利用纳米纤维增强塑料或木塑复合材的方法是按以下步骤进行的：

一、按质量份数称取30～35份的石蜡，10～15份的乳化剂和2～2.5份的乳化助剂，在温度为80～90℃的条件下混合均匀，得到混合液A；

二、将步骤一得到的混合液A在温度为80～90℃下搅拌，同时加入缓慢350～400mL的80～100℃的水，得到混合液B；

三、将步骤二得到的混合液B在室温条件下搅拌，冷却得石蜡乳液；

四、取100～150g的步骤三得到的石蜡乳液和20～25g的纳米纤维，室温下，在速率为5000～7000r/min的条件下混合，得到石蜡/纳米纤维乳液；其中，所述的纳米纤维是其中水的质量分数为75％的湿纤维，所述的纳米纤维的直径为10～50nm，平均长度为400～600μm；

五、将步骤四得到的石蜡/纳米纤维乳液铺撒到平板玻璃或金属板上，在室温条件下自然干燥，得到石蜡/纳米纤维干混物；

六、将步骤五得到的石蜡/纳米纤维干混物粉碎，与塑料颗粒混合之后再与木质纤维混合，挤出成型或注塑成型为木塑复合材料，即完成利用纳米纤维增强木塑复合材。

本发明包括以下有益效果：

1、石蜡是塑料和木塑复合材挤出加工时常用的润滑剂，本发明选用石蜡为中间体，在石蜡/纳米纤维乳液制备过程中加入纳米纤维，高速搅拌迫使纤维分散后，将石蜡/纳米纤维乳液进行干燥排出水分，由于石蜡的阻隔作用使纳米纤维无法团聚，因此，在纳米纤维伴随石蜡被施加到塑料或木塑复合材混合物料中时，纳米纤维可均匀分散，从而起到应有的增强改性作用。

2、本发明的纳米纤维增强塑料或木塑复合材的强度可提高20～40％。

3、本发明的方法同样适用于微米级别的纤维分散。

附图说明

图1为未加入石蜡乳液的纳米纤维经干燥后的扫描电镜图；

图2为试验一步骤四制备的石蜡/纳米纤维乳液干燥后放大3000倍的扫描电镜图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的利用纳米纤维增强塑料或木塑复合材的方法是按以下步骤进行的：

一、按质量份数称取30～35份的石蜡，10～15份的乳化剂和2～2.5份的乳化助剂，在温度为80～90℃的条件下混合均匀，得到混合液A；

二、将步骤一得到的混合液A在温度为80～90℃下搅拌，同时加入缓慢350～400mL的80～100℃的水，得到混合液B；