[发明专利]一种纤维素纳米纤维/增强聚氨酯复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种纤维素纳米纤维/增强聚氨酯复合材料的制备方法，属于复合材料技术领域。 

背景技术

纤维素纳米纤维的结构特性，纤维素纳米纤维是指至少一维空间的尺寸为纳米级（1-100nm）的纤维素纳米材料，它被认为是植物纤维中最小的结构单元，由成束的高强度（10GPa）和高杨氏弹性模量（150GPa）的纤维素分子链组成，由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组装使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性非常广泛。纤维素纳米纤维密度低、力学性能优异，生物降解性和可再生性好，热膨胀系数低，透光率高,是一种性能优越的新型材料，因而他们有可能代替部分玻璃、碳和其他的合成纤维。由纤维素纳米纤维增强的可生物降解的纳米复合材料，具备高强度和弹性模量且对环境有益，被视为下一代新型绿色材料。 

纸张的原料主要为木材、草、芦苇、竹等植物纤维，废纸又被称为“二次纤维”，最主要的用途还是纤维回用生产再生纸产品。在造纸过程中，植物的木质素被大部分去除，只留下半纤维素和纤维素，而制备纳米纤维的来源正是纤维素，因此，理论上，利用回收来的废纸，进行脱墨脱胶处理和脱除半纤维素处理，即有望得到纳米纤维这种新型的天然高分子材料，而且也无需对原料进行脱除抽提物和木质素的处理，不仅有利于纸制品的回收利用，而且由于废纸制浆工艺已相当成熟，因此易于实现工业化。氢氧化钠是脱墨脱胶的主要成分，为此，在脱除废纸浆的半纤维素之后，还需进行氢氧化钠处理。 

由于光电技术的快速发展，平板显示器（FPD）市场发展极为迅速，同时对发光显示材料也提出了更高的要求，传统采用的玻璃基底由于复杂的制作和切割工艺，成本很高，同时由于易于破碎，对运输的要求也较多。因此，在显示材料领域，出现了一种新的技术，卷对卷（roll-to-roll）技术，这种技术能够使许多电子材料可以任意折叠而不会受到损伤，可以极大地方便人们的使用，但它要求所采用的基底材料应当具有良好的可弯曲性能、透明性、强度以及热稳定性。但传统的透明塑料如聚氨酯、丙烯酸树脂、聚碳酸酯等的热稳定性均较差，不能满足可弯曲显示器的要求，因此，许多学者将纤维素纳米纤维与透明塑料复合，制备出了热稳定较高，也即热膨胀系数较小的复合材料，如表1-3所示。经过纤维素纳米纤维的增强， 聚丙烯树脂的热膨胀系数（CTE）由130ppm/K降低到了28ppm/k,高密度聚乙烯的CTE更是由222.2ppm/K降到了26.9ppm/K，几乎降低了88%，而纳米纤维/丙烯酸树脂的CTE为9.8ppm/K，几乎达到了玻璃的水平，完全能够满足可弯曲显示材料的要求。