[发明专利]一种纳米纤维素聚丙烯母料的制备方法

说明书

本发明涉及一种纳米纤维素聚丙烯母料的制备方法，属于高分子材料领域。本发明采用一种简单易行的方式，以PP塑料中的常用填料为媒介，将纳米纤维素负载其上，再与PP制成母料。所述无机填料往往尺寸很小且表面带有负电荷，与同样带有负电荷的纳米纤维素相互排斥，因而这些填料的存在会起到阻止纳米纤维素团聚的作用，使纳米纤维素在之后的步骤中能够很好地分散在PP中。可在不改变PP制品成型工艺的前提下将纳米纤维素大规模用于PP塑料改性。

技术领域

本发明涉及一种纳米纤维素聚丙烯母料的制备方法，属于高分子材料领域。

背景技术

聚丙烯(PP)因具有密度低、电绝缘性好、耐化学腐蚀、耐力疲劳和易加工等优势成为 世界范围内使用量最大的塑料品种之一，被广泛应用于汽车、包装业以及管材管件和日用品 等领域。同时，PP塑料用量始终居于车用塑料第一位。但PP在力学性能上存在低温韧性差 等问题，因此，PP的改性研究一直伴随着其应用的全进程。汽车领域在对PP进行力学改性 时格外在意其对产品环保节能(汽车轻量化)方面的影响，因此，在选择增强改性材料时， 具有绿色环保特点的材料显示出得天独厚的优势。

纳米纤维素是一种兼具纤维素的可再生、可降解特点和高比模量和高比强度的绿色增强 材料，近年来将纳米纤维素应用于聚丙烯改性一直是本领域的新热点。然而亲水性纳米纤维 素在PP中的均匀分散始终是阻碍其应用的瓶颈问题。

目前文献报道的将纳米纤维素分散在热塑性聚合物中的方法主要有：(1)先将纳米纤维 素悬浮液经喷雾干燥或冷冻干燥成为干粉，尽可能保持其纳米尺度，然后在塑料挤出造粒过 程中将其加入。由于干燥后纳米纤维素很容易再通过氢键作用而团聚，因此，此类方法往往 导致纳米纤维素无法在PP中均匀分散(见附图1)，这样得到的纳米纤维素/PP复合材料的 力学性能相较于纯PP反而有所下降，其中添加5％的纳米纤维素的改性PP相较于纯PP拉伸 强度下降了6.2％、断裂伸长率下降了11.8％；(2)通过一系列复杂的化学反应对纳米纤维素 进行疏水化改性；(3)溶剂置换将纳米纤维素水悬浮液分散到强极性有机溶剂中，同时将聚 合物溶解在同一种类的有机溶剂中制成溶液，之后将两者混合均匀，通过蒸发脱除溶剂，得 到纳米纤维素与热塑性聚合物的混合物。这些方法存在的共性问题是操作过程复杂、费时费 力；另外，有的操作过程需要使用大量有机溶剂，增加了环境污染的风险；有的操作过程(如 冷冻干燥)成本高，只适合在实验室中小批量应用，难以适应大批量工业化生产的需要。

滑石粉、碳酸钙、云母粉、高岭土、二氧化硅、石墨、炭黑、无卤阻燃剂(氢氧化镁，氢氧化铝等)等是聚丙烯塑料配方中常用的几种填料。本发明以这些填料为媒介，先将纳米纤维素负载于其上，在此基础上制备称PP母料。此母料可以大规模应用于PP改性，实现过程简单、易操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米纤维素聚丙烯母料的制备方法。该方法采用一种简单易行 的方式，以PP塑料中的常用填料为媒介，将纳米纤维素负载其上，再与PP制成母料。可在 不改变PP制品成型工艺的前提下将纳米纤维素大规模用于PP塑料改性。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种纳米纤维素聚丙烯母料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将计量好的PP填料加入超声分散后的纳米纤维素悬浮液中，搅拌混合均匀，之后 将混合物于(105±2)℃下干燥至恒重，得到填料与纳米纤维素的混合物1；

(2)将混合物1与PP在高速混合机中分散混合，得到混合原料2；

(3)将原料2在密炼机或单/双螺杆挤出机中混炼、造粒，得到纳米纤维素聚丙烯母料。

上述方法中，步骤(1)中填料和纳米纤维素(干重)的质量比在1:1以上，PP和纳米纤维素(干重)的质量比在1:1以上；