CN105218866B - 一种增韧改性二醋酸纤维素材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增韧改性二醋酸纤维素材料及其制备方法，其制备方法即通过双螺杆挤出机进行挤出造粒，配方包括如下质量份含量的各组份：二醋酸纤维素100份、环氧树脂5～50份、樟脑5～20份、抗氧剂0.1～1份。本发明二醋酸纤维素材料，在保证一定强度和硬度的前提下，韧性得到显著改善，透明性良好，既可通过吹塑成型或者溶液流延浇铸的方式二醋酸纤维素薄膜类制品，也可以通过熔融加工的方式生产二醋酸纤维素塑料制品。其制备方法简单、易实现产业化，可以广泛用于眼镜框架、儿童玩具、乒乓球、薄膜、3D打印耗材、汽车和家电耗材等日用塑料制品。

Description

一种增韧改性二醋酸纤维素材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及二醋酸纤维素材料领域，尤其涉及一种增韧改性二醋酸纤维素材料及其制备方法。

背景技术

二醋酸纤维素(Cellulose Acetate，或称为乙酸纤维素，纤维素乙酸酯)，首次制备于1865年，是纤维素的乙酸酯。二醋酸纤维素是指在醋酸作为溶剂，醋酐作为乙酰化剂，在催化剂作用下进行酯化，而得到的一种热塑性树脂，是纤维素衍生物中最早进行商品化生产，并且不断发展的纤维素有机酸酯。而纤维素是绿色植物体的主要组成部分，资源丰富，来源广泛，可通过人工培植的方法大量生产。

二醋酸纤维素分子链上含有大量羟基、乙酰基等极性基团，分子链呈刚性，分子间相互作用力较大，分子链链段的活动性较差，这赋予了二醋酸纤维素材料较大的强度和硬度，但也使得二醋酸纤维素制品韧性特别差，纯二醋酸纤维素制品的断裂伸长率不足10％。目前，对于二醋酸纤维素的增韧方法主要是通过添加增塑剂来改善材料的韧性。直接添加的小分子增塑剂与CA混合，通过分子间力与被增塑的醋酸纤维素作用，从而提高分子链段的活动性，使其分子链间相互缠绕，在拉伸过程中产生一定的滑移空间，来提高二醋酸纤维素材料的韧性。

乙酰基或羟基含量较多的小分子增塑剂易与醋酸纤维素相容。常见的增塑剂有邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、三醋酸甘油酯(GT)、柠檬酸三乙酯(TEC)等。增塑剂是化工材料行业最常用的一种原材料，随着时间推移，这种物质会慢慢从塑料制品中逸出，进入空气、土壤、水源乃至食物。过去，人们一直以为增塑剂类化合物毒性低，具有良好的理化特征，且生产方便，价格低廉。但随着科学的发展，人们发现虽然增塑剂急性毒性较低，人体中毒后几乎没有急性中毒的表现，但这并不意味着其安全，相反其慢性毒性对人类的危害相当大。

同时，随着二醋酸纤维素材料中增塑剂添加量的增多，材料的韧性得到显著提高，但其硬度和强度却下降得特别厉害。所以，添加增塑剂在改善二醋酸纤维素加工工艺方面发挥了一定作用，但其综合性能提升并不明显。

本发明涉及一种新型的增韧改性二醋酸纤维素材料的制备，该方法采用添加环氧树脂的方法来改善二醋酸纤维素制品的韧性。本发明克服了传统添加增塑剂对降低材料硬度和强度的影响，以及对环境和人体的危害等缺点。通过增塑剂迁移率，吸水率，拉力测试，SEM等测试表明该方法效果明显，在二醋酸纤维素加工领域有很好的应用前景。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于找到一种替代传统添加增塑剂改善二醋酸纤维素材料韧性的方法，并能有效应用于工业化生产中。

基于上述目的，本发明制备的二醋酸纤维素材料，由以下原料按照各自重量份配比组成：二醋酸纤维素100份，环氧树脂5～50份、樟脑5～20份、抗氧剂0.10～1份。

优选地，所述的二醋酸纤维素是取代度在2.2～2.7之间。

可选地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂等分子量低于2000的环氧树脂中的至少一种。

为解决上述技术问题，本发明提出了如下制备方法，其包括如下步骤：步骤一：按既定用量称取各原料，即二醋酸纤维素100质量份、环氧树脂5～50质量份、樟脑5～20质量份、抗氧剂0.1～1份；步骤二：将称取的二醋酸纤维素、环氧树脂、樟脑、抗氧化剂置于高速混合机中混合10min；步骤三：步骤二中混合后的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒。

由此可见，本发明提供的二醋酸纤维素材料及其制备方法具有以下特点：(1)所述二醋酸纤维素塑料在提高韧性的同时，可以保持较高的强度，性能优于传统添加增塑剂改善韧性的方法；(2)本发明所提供的二醋酸纤维素材料，既可既可通过吹塑成型或者溶液流延浇铸的方式二醋酸纤维素复合薄膜类制品，也可以通过熔融加工的方式生产二醋酸纤维素复合塑料制品；(3)本发明杜绝使用增塑剂，严格限制了二醋酸纤维素材料中增塑剂的含量，极大地减少了增塑剂对人体及环境的危害，符合环保要求；(4)本发明提供的二醋酸纤维素材料的制备方法工艺简单、生产周期短、可在现有高分子材料加工设备上实施，易于实现产业化生产，可用于生产眼镜框架、儿童玩具、乒乓球、3D打印耗材、薄膜、汽车和家电用材等。此外，微量或者少量的功能性助剂，例如抗氧剂、着色剂、热稳定剂等不会影响该二醋酸纤维素塑料的基本性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

本发明的实施方式较为简单，只要按上述说明书所述的配方及其制备方法的步骤进行逐步操作，便能较好地实施本发明。下面列举四个实施例，其制备方法完全按上述说明书操作。本发明尚有多种具体的实施方式，凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

实施例1

称取二醋酸纤维素100g和环氧树脂(环氧值0.43)20g、樟脑35g、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯0.6g在高速混合机中共混10min。然后在双螺杆挤出机中挤出造粒。采用吹塑成型的方式制成薄膜。测得该二醋酸纤维素膜的拉伸强度为43MPa，断裂伸长率为26％。

实施例2

称取二醋酸纤维素100g、环氧树脂(环氧值0.63)40g、樟脑20g季戊四醇双亚磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯0.8g在高速混合机中共混10min。然后在双螺杆挤出机中挤出造粒。采用流延成膜的方式制成薄膜，测得该二醋酸纤维素膜的拉伸强度为40MPa，断裂伸长率为42％。

实施例3

称取二醋酸纤维素100g、环氧树脂(环氧值0.36)30g、樟脑15g、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯0.5g在高速混合机中共混10min。然后在双螺杆挤出机中挤出造粒。采用平板硫化机将其压制成片材。测得该二醋酸纤维素塑料片材的拉伸强度为55MPa，断裂伸长率为77％。

实施例4

称取二醋酸纤维素100g、环氧树脂(环氧值0.74)10g、樟脑18g、季戊四醇双亚磷酸二(2，4-二特丁基苯基)酯0.6g在高速混合机中共混10min。然后在双螺杆挤出机中挤出造粒，采用注塑机注塑成型。测得该二醋酸纤维素塑料的拉伸强度为57MPa，断裂伸长率为52％。

Claims (4)

1.一种增韧改性二醋酸纤维素材料，其特征在于，由如下质量份的各组份组成：

2.根据权利要求1所述的增韧改性二醋酸纤维素材料，其特征在于，所述的二醋酸纤维素的取代度在2.2～2.7之间。

3.根据权利要求1所述的增韧改性二醋酸纤维素材料，其特征在于，所述的环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂中的一种或两种以上，所述的环氧树脂的分子量低于2000。

4.根据权利要求1～3任一项所述的增韧改性二醋酸纤维素材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：按既定用量称取各原料，即二醋酸纤维素100质量份、环氧树脂5～50质量份、樟脑5～20质量份、抗氧剂0.1～1质量份；步骤二：将称取的二醋酸纤维素、环氧树脂、樟脑、抗氧剂置于高速混合机中混合10min；步骤三：步骤二中混合后的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒。