[发明专利]一种乙酰化改性植物纤维增强尼龙6复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种乙酰化改性植物纤维增强尼龙6复合材料的制备方法，该方法是将天然植物进行表面乙酰化处理后作为增强材料，经原位阴离子聚合得到乙酰化改性植物纤维增强尼龙6复合材料。该方法不但保持了植物纤维强度，同时降低了植物纤维对阴离子聚合的高阻聚效应，实现了植物纤维与尼龙6的有机结合，获得综合性能优良的植物纤维增强尼龙6复合材料，且该方法效率高、污染低，满足工业化生产；制备的乙酰化改性植物纤维增强尼龙6复合材料可应用于汽车工业，以达到轻量化、安全化、舒适化和环保的整体效果。

技术领域

本发明涉及一种纤维增强尼龙6复合材料，特别涉及一种乙酰化改性植物纤维增强尼龙6复合材料的制备方法；属于高分子材料技术领域。

背景技术

纤维增强热塑性树脂基复合材料(FRTP)具有制品密度小，强度高、韧性比较高、成型周期短、热塑性树脂基体可重复利用、制品使用温度范围较大等优点。FRTP性能虽然优越，但是在制品成型过程中却存在一个较为棘手的问题：由于热塑性树脂的分子量太高，FRTP成型过程中因极高熔融粘度的树脂难以对纤维充分地渗透，复合材料界面粘接强度低，因此制品的综合性能明显下降。为了解决该问题，近年来科研人员将原位聚合引入到热塑性树脂基复合材料制备中。热塑性树脂原位聚合是将单体与纤维混合，并让单体在特定的条件下聚合转化为热塑性树脂，从而得到纤维增强热塑性树脂复合材料的成型方法。由于单体粘度非常低，能够对纤维有较好的渗透作用，并在纤维表面发生聚合，可以显著改善复合材料界面粘接强度，从而得到性能优异的复合材料制品。

天然植物纤维来源广泛、比强度高、密度小、隔热和吸音性能优异等，而且植物纤维本身不含有毒物质，在使用过程中也不会释放出有害的化学物质。由于天然植物纤维具有这些优点，使其成为缓解能源危机的一种重要研究材料。

植物纤维增强尼龙6复合材料由于具有价格低廉、可回收、生产能耗低等优点于一体，可部分或全部替代玻璃纤维或碳纤维增强热塑性复合材料应用于汽车工业，以达到轻量化、安全化、舒适化和环保的整体效果。采用原位阴离子聚合制备植物纤维增强尼龙6复合材料，虽然能够有效解决渗透问题，但是阴离子聚合受到了严重的阻碍。中国专利申请(公开号为CN105885396 A)公开了一种天然麻纤维增强铸型尼龙复合材料及其制备方法，以热处理的天然麻纤维为增强材料，由己内酰胺通过阴离子原位聚合制备麻纤维增强尼龙6复合材料；虽然麻纤维经过热处理使得阴离子聚合的阻聚效应显著减低，但是麻纤维的强度却明显下降，导致复合材料的增强效果一般。

可见，原位阴离子聚合制备植物纤维增强尼龙6复合材料迄今仍未解决植物纤维表面处理和阴离子聚合过程阻聚的关键科学瓶颈，其主要原因有：(1)阴离子聚合对聚合环境的要求极为苛刻；(2)植物纤维表面含有大量的羟基、末端还原性醛基和物理吸附微量水份等杂质的存在会使阴离子聚合变得非常困难。

发明内容

现有技术中，由于天然植物纤维含有大量的羟基等极性基团，使其表面具有强极性且吸湿性较强，导致通过阴离子聚合将天然植物纤维与尼龙6复合过程中出现严重的阻聚现象，而目前报道的有效防止阻聚的方法是通过对天然植物纤维进行高温脱羟基，以降低天然植物纤维对阴离子聚合过程的影响，但是经过高温脱羟基化的天然植物纤维强度明显下降；针对现有技术的这些问题，本发明的目的在于提供一种以乙酰化改性植物纤维为增强材料，制备纤维与尼龙6界面结合良好，综合性能优良的乙酰化改性植物纤维增强尼龙6复合材料的方法，克服了现有技术存在的缺陷。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种乙酰化改性植物纤维增强尼龙6复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将天然植物进行乙酰化处理，得到乙酰化改性植物纤维；

2)以乙酰化改性植物纤维为增强材料，将己内酰胺通过阴离子聚合与乙酰化改性植物纤维原位复合，即得。