[发明专利]一种聚丙烯/纤维素插层纳米晶体母粒、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及塑料领域的一种聚丙烯/纤维素插层纳米晶体母粒，包含有共混的以下组分：聚丙烯、纤维素插层纳米晶体；本发明还公开了一种聚丙烯/纤维素插层纳米晶体母粒的制备方法及其应用。本发明的聚丙烯树/纤维素插层纳米晶体母粒，利用纤维素插层纳米晶体内长链烷烃插层修饰赋予纤维素纳米晶体与聚丙烯良好的界面相容性、显著提高了纤维素纳米晶体在聚丙烯的分散性，以及纤维素纳米晶体与聚丙烯的界面相容性，并有效提高了纤维素纳米晶体的热降解温度，适用于刚性要求较高的高档汽车材料、家电材料、医用和食品包装材料等领域。

技术领域

本发明涉及塑料领域的一种聚丙烯组合物，进一步地说，是涉及一种聚丙烯/纤维素插层纳米晶体母粒、制备方法及其应用。

背景技术

纤维素是自然界中来源最广泛，储量最大的天然生物质材料。在适当条件下，无定形区纤维素分子链中β-1,4-糖苷键优先断裂得到棒状纤维素纳米晶体(celllulosenanocrystals,CNCs)(B.G.Acta Chemica Scandinavica,1949,3,649-650.)。该材料具有高的结晶度、力学强度、反应活性和透明性，巨大的比表面积，良好的生物相容性，以及独特的液晶性质和手性行为等特性(Moon R.J.,Martini A.,Nairn J.,Simonsen J.,Youngblood J.Chemical Society Reviews,2011,40,3941-3994.)，已成为纤维素深加工利用的研究热点，在材料和化工等领域具有广阔的应用前景。

高结晶度和高力学强度的特性使得CNCs可成为一种优异的聚合物增强用添加剂。截至目前，研究人员已报道了大量CNCs增强聚合物的工作，如CNCs增强聚乳酸(John M.J.,Anandjiwala R.,Oksman K.,Mathew A.P.Journal of Applied Polymer Science,2013,127,274-281.)、聚氨酯(Liu H.,Cui S.,Shang S.,Wang D.,Song J.CarbohydratePolymers,2013,96,510-515.)、聚乙烯醇(Rescignano N.,Fortunati E.,Montesano S.,Emiliani S.,Kenny J.M.,Martino S.,Armentano I.Carbohydrate Polymers,2014,99,47-58.)等。

聚丙烯(polypropylene,PP)原料来源丰富、价格便宜，与其他的通用塑料相比具有较好的综合性能，如相对密度小、加工性能优良，拉伸强度、屈服强度以及弹性模量较高，电绝缘性良好，耐化学药品及耐应力龟裂性能较佳等；制品无毒无味、光泽性好，被广泛应用于包装、机械、家电、汽车等领域，己成为五大通用合成树脂中增长最快速的品种之一。目前，聚丙烯下游消费向高技术含量、高附加值方向发展，对差异化、高性能化材料的需求不断增长。其中，高刚性聚丙烯的研发是重要发展方向之一。

CNCs在聚合物中的分散行为以及CNCs与聚合物间界面相容性质显著影响到CNCs增强聚合物的力学强度等性能。现阶段，CNCs的制备普遍采用硫酸水解法，该方法水解条件相对温和，可在较低温度和较短时间内完成，且纤维素表面部分羟基向硫酸根负离子的转变赋予CNCs良好的水分散性。然而，CNCs的亲水性致使其与疏水聚合物间界面相容性差，极大制约了CNCs在增强疏水聚合物领域中的应用。此外，CNCs因表面硫酸根负离子具备的催化热降解特性也极大限制了CNCs增强疏水聚合物的加工和使用温度范围。这些均不利于CNCs增强高刚性聚丙烯的制备。