CN114621539B - 一种耐热复合塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐热复合塑料及其制备方法，该耐热复合塑料的主要原料包括：聚氯乙烯树脂80～100重量份、改性黄麻纤维30～50重量份、硬脂酸钙5～8重量份、阻燃剂5～8重量份、十七氟癸基三乙氧基硅烷5～7重量份。本发明使用共沉淀法对黄麻纤维进行后处理，将镍铝双氢氧化物与改性CNC‑XG‑黄麻纤维结合制成改性黄麻纤维复合材料。镍铝双氢氧化物形态小，可以均匀地分布在改性CNC‑XG‑黄麻纤维表面并与之结合，通过强相互作用形成独特的杂化纳米结构。改性黄麻纤维中镍铝双氢氧化物层的层间距增大，提升了改性黄麻纤维与PVC树脂间的界面相互作用，与现有技术相比，该配方下制备的耐热复合塑料具备良好的拉伸性能，疏水性能以及热稳定性。

Description

一种耐热复合塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及塑料制备技术领域，具体涉及一种耐热复合塑料及其制备方法。
背景技术
PVC具有耐腐蚀、耐热、抗阻燃以及优越的力学强度和良好的绝缘性，且其价格低廉，在一些领域内能代替传统金属和木材发挥重要作用。然而PVC缺口冲击强度差，性脆易断；耐热性差，易发黄；加工流变行为不佳；极易分解，成型温度范围小，使PVC的应用范围受到限制。
增加PVC制品的热稳定性可以从两方面开展，第一是通过化学改性使PVC的结构发生改变，改善PVC的热稳定性能。还有另外一种方法则是加入各种助剂或者改性剂，通过共混、填充、增强等方式，在不改变PVC分子结构的情况下，改善其综合性能。
专利CN 109851954 A公开了一种PVC塑料用热稳定剂及其制备方法，通过12-羟基硬脂酸锌、硬脂酸钡和辅助热稳定剂与改性蒙脱土的合理配伍，在保证对PVC塑料的热稳定效果的同时降低了产品价格，原料中重金属含量低，降低了对环境的污染。专利CN112759861 A公开了一种耐高温PVC塑料板及其制备工艺，过在PVC塑料板中调添加石粉、白炭黑和石蜡，大大提高了PVC塑料板的耐高温性能，避免PVC塑料板在高温环境下使用时出现的不稳定现象，保证PVC塑料板的使用寿命，便于使用者进行长时间的使用，以降低使用者的成本投入。然而上述专利没有对原料组分间的界面性能进行优化，实际使用中可能会出现提升热稳定性的成分与PVC树脂相容性不好导致成品力学性能下降的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种耐热复合塑料及其制备方法。具体技术方案如下：
一种耐热复合塑料，包括以下原料：
聚氯乙烯树脂80～100份、黄麻纤维30～50份、润滑剂5～8份、稳定剂5～7份。
植物纤维一般有木本纤维、草本纤维和藤禾类纤维3种。植物纤维回收率低，很多会被焚烧，既污染生态环境又浪费资源；而另一方面现代社会对塑料材料又提出了更高的要求，如降低成本、改进自身不足的性能等。因此，人们开始将种类有限的单一塑料复合成各种新型复合材料，从而满足各方面的要求。聚氯乙烯具有不易燃烧、不易腐蚀和力学性能良好的特点，向聚氯乙烯中加人植物纤维制备的复合材料，不仅低价环保，还可以有效解决农作物植物纤维产生的环境污染与资源浪费问题。
黄麻纤维，属椴树科，是成本最低且最坚韧的韧皮纤维之一，是亚热带地区常见的经济作物，我国产量位居世界第三。黄麻纤维和其他麻类纤维一样，主要成分是纤维素，另含半纤维素、木质素、果胶和蜡等几种物质。本发明人发现将聚氯乙烯基料与黄麻纤维复合后，能显著提高聚氯乙烯塑料的韧性和耐疲劳性。但是，由于黄麻纤维属于由天然高分子化合物构成的高表面能材料，而塑料是弱极性分子构成的低表面能体系，两种材料的相容性较差，材料界面的黏结和相互作用较弱，严重影响复合材料的整体性能。因此，现有技术中，为了增强两种材料的相容性，通常会对其进行化学法、添加界面改性剂和物理法等方法对纤维素进行改性。本发明人发现将黄麻纤维吸附纳米纤维晶和木聚糖后使得纤维与聚氯乙烯基料的结合力变强，另一方面还降低了聚氯乙烯塑料的吸水性。
硬脂酸钙虽然是一种常见的聚氯乙烯润滑剂，但在聚氯乙烯加工中，单独添加少量的硬脂酸钙，体现的是显著的外润滑效果，推迟了塑化，然而当用量继续增加到一定程度，又趋于提前塑化，因此硬脂酸钙的添加量也对聚氯乙烯塑料的性能有着重要的影响。
进一步的，所述耐热复合塑料，包括以下原料：
聚氯乙烯树脂80～100份、改性黄麻纤维30～50份、硬脂酸钙5～8份、阻燃剂5～8份、十七氟癸基三乙氧基硅烷5～7份。
所述改性黄麻纤维采用如下方法制备：
在1～1.5L水中加入10～15g纤维素纳米晶，室温下搅拌2～3h制备纤维素纳米晶悬浮液，然后200～250W下超声2～3min，超声循环4～5次打破残留的纤维素纳米晶结块；然后在纤维素纳米晶悬浮液中加入10～12g黄麻纤维，搅拌5～8min使黄麻纤维在悬浮液中分散良好，再于2～4℃下储存20～24h，然后抽滤得到CNC-黄麻纤维固体，并在105～110℃下干燥2～3h；再在1～2L水中加入10～20g木葡聚糖，于50～60℃条件下以200～300rpm的转速搅拌3～5h，然后在木葡聚糖溶液中加入12～15g CNC-黄麻纤维，搅拌5～8min，然后抽滤后将固体于105～110℃下干燥2～3h得到CNC-XG-黄麻纤维固体；在45～50℃下，用55～65wt％HNO3水溶液和25～30wt％H2O2水溶液按照1:(1～2)的体积比混合得到混合溶液，向加入质量为混合溶液1/20～1/5的CNC-XG-黄麻纤维固体，在300～400rpm下连续搅拌20～30min，冷却后用水洗涤2～3次，3000～3500rpm下离心5～8min收集固体得到改性黄麻纤维。
本发明人对黄麻纤维进行处理，让黄麻纤维吸附纤维素纳米晶以及木葡聚糖，纤维素纳米晶和木葡聚糖均可通过氢键与黄麻纤维进行结合，能够降低黄麻纤维的极性，使得纤维与聚氯乙烯基料的相容性变强，此外，通过实验发现纤维素纳米晶和木葡聚糖的加入能降低复合聚氯乙烯塑料的吸水性，但在此基础上仍需进一步对木葡聚糖进行处理，使得聚氯乙烯塑料的热稳定性得到增强。
进一步的，所述改性黄麻纤维采用如下方法制备：
在1～1.5L水中加入10～15g纤维素纳米晶，室温下搅拌2～3h制备纤维素纳米晶悬浮液，然后200～250W下超声2～3min，超声循环4～5次打破残留的纤维素纳米晶结块；然后在纤维素纳米晶悬浮液中加入10～12g黄麻纤维，搅拌5～8min使黄麻纤维在悬浮液中分散良好，再于2～4℃下储存20～24h，然后抽滤得到CNC-黄麻纤维固体，并在105～110℃下干燥2～3h；取2～3mL氯磺酸逐滴加入至10～15mL吡啶溶液中备用，再取5～6g木葡聚糖溶于50～60mL二甲基亚砜中，加入氯磺酸吡啶混合物，于55～60℃下搅拌3～4h后，用1mol/L的NaOH水溶液调节pH至7.0，然后加入12～15gCNC-黄麻纤维，搅拌5～8min，然后抽滤后将固体于105～110℃下干燥2～3h得到CNC-XG-黄麻纤维固体；在45～50℃下，用55～65wt％HNO3水溶液和25～30wt％H2O2水溶液按照1:(1～2)的体积比混合得到混合溶液，向加入质量为混合溶液1/20～1/5的CNC-XG-黄麻纤维固体，在300～400rpm下连续搅拌20～30min，冷却后用水洗涤2～3次，3000～3500rpm下离心5～8min收集固体得到改性黄麻纤维。
发明人使用共沉淀法对黄麻纤维进行后处理，将镍铝双氢氧化物与改性CNC-XG-黄麻纤维结合制成改性黄麻纤维复合材料。镍铝双氢氧化物形态小，可以均匀地分布在改性CNC-XG-黄麻纤维表面并与之结合，通过强相互作用形成独特的杂化纳米结构。改性黄麻纤维中镍铝双氢氧化物层的层间距增大，提升了改性黄麻纤维与PVC树脂间的界面相互作用，使其热稳定性得到进一步加强。
最优选的，所述改性黄麻纤维采用如下方法制备：
在1～1.5L水中加入10～15g纤维素纳米晶，室温下搅拌2～3h制备纤维素纳米晶悬浮液，然后200～250W下超声2～3min，超声循环4～5次打破残留的纤维素纳米晶结块；然后在纤维素纳米晶悬浮液中加入10～12g黄麻纤维，搅拌5～8min使黄麻纤维在悬浮液中分散良好，再于2～4℃下储存20～24h，然后抽滤得到CNC-黄麻纤维固体，并在105～110℃下干燥2～3h；取2～3mL氯磺酸逐滴加入至10～15mL吡啶溶液中备用，再取5～6g木葡聚糖溶于50～60mL二甲基亚砜中，加入氯磺酸吡啶混合物，于55～60℃下搅拌3～4h后，用1mol/L的NaOH水溶液调节pH至7.0，然后加入12～15gCNC-黄麻纤维，搅拌5～8min，然后抽滤后将固体于105～110℃下干燥2～3h得到CNC-XG-黄麻纤维固体；在45～50℃下，用55～65wt％HNO3水溶液和25～30wt％H2O2水溶液按照1:(1～2)的体积比混合得到混合溶液，向加入质量为混合溶液1/20～1/5的CNC-XG-黄麻纤维固体，在300～400rpm下连续搅拌20～30min，冷却后用水洗涤2～3次，3000～3500rpm下离心5～8min收集固体得到改性CNC-XG-黄麻纤维；
将0.6～0.9g硝酸铝、1.2～1.6g硝酸镍及0.5～0.75g氟化铵溶于75～100mL的去离子水，然后继续加入改性CNC-XG-黄麻纤维，混合后得到黄麻纤维悬浮液；向黄麻纤维悬浮液中加入浓度为1～2mol/L的氢氧化钠水溶液，调节pH至9～11后在135～150℃反应4～8h，反应结束后冷却至常温，经过滤、水洗、干燥，得到所述改性黄麻纤维。
本发明还提供了上述耐热复合塑料的制备方法，包括如下步骤：
按照配方称取聚氯乙烯树脂、改性黄麻纤维、硬脂酸钙、十七氟癸基三乙氧基硅烷、纳米碳化硼在110～120℃下混合10～15min，然后将混合后的物料冷却至35～40℃，在室温下放置36～48小时，最后造粒制得所述耐热复合塑料。
本发明在纤维素耐热复合塑料的基础上用纤维素纳米晶和木葡聚糖对黄麻纤维进行吸附，经过改性后的黄麻纤维在聚氯乙烯基体内部的离散性显著提升，两种材料的界面接触面积明显增多，并生成新的稳定化学键。因为界面连接性和稳定性的提高，可以有效阻止热量在复合材料界面通道内的传递，同时阻碍热分解后小分子的挥发，进而提高整体的热稳定性能，同时经过纤维素纳米晶和木葡聚糖处理的黄麻纤维的极性大幅减小，表面粗糙度较小，添加到聚氯乙烯塑料中能降低塑料的吸水性能。
相比于现有技术中的纤维素耐热复合塑料具备更高的热稳定性，并且疏水性也得到了增强，拓宽了其应用范围。
与现有技术相比，本发明使用共沉淀法对黄麻纤维进行后处理，将镍铝双氢氧化物与改性CNC-XG-黄麻纤维结合制成改性黄麻纤维复合材料，提升了改性黄麻纤维与PVC树脂间的界面相互作用，使其热稳定性得到进一步加强。
具体实施方式
实施例中各原料介绍：
聚氯乙烯树脂，CAS 9002-86-2，型号：SG-5，K值：111，购于宁波炜烨塑化有限公司；
黄麻纤维，长度70mm，购于东莞市顺成纺织有限公司；
十七氟癸基三乙氧基硅烷，CAS 101947-16-4，购于济南国辰泰富化工有限公司；
纳米碳化硼，50～80nm，购于清河县安迪金属材料有限公司。
实施例1
一种耐热复合塑料的制备方法，包括如下步骤：
称取聚氯乙烯树脂100重量份、改性黄麻纤维30重量份、硬脂酸钙5重量份、十七氟癸基三乙氧基硅烷6重量份、纳米碳化硼3重量份，在110℃下混合15min，然后将混合后的物料冷却至40℃，在室温下放置36小时，最后造粒制放入长径比为1:26的往复式单螺杆造粒机中进行造粒，制得耐热复合塑料。
所述改性黄麻纤维采用如下方法制备：在1L水中加入10g纤维素纳米晶，室温下搅拌2h制备纤维素纳米晶悬浮液，然后200W下超声2min，超声循环5次打破残留的纤维素纳米晶结块；然后在纤维素纳米晶悬浮液中加入12g黄麻纤维，搅拌8min使黄麻纤维在悬浮液中分散良好，再于4℃下储存24h，然后抽滤得到CNC-黄麻纤维固体，并在105℃下干燥2h；再在1L水中加入20g木葡聚糖，于60℃条件下以300rpm的转速搅拌5h，然后在木葡聚糖溶液中加入12gCNC-黄麻纤维，搅拌5min，然后抽滤后将固体于105℃下干燥3h得到CNC-XG-黄麻纤维固体；在50℃下用50mL 65wt％HNO3水溶液和100mL 30wt％H2O2水溶液混合得到混合溶液，再加入10g的CNC-XG-黄麻纤维固体，在300rpm下连续搅拌30min；再加入冰块冷却，用水洗涤3次，3000rpm下离心5min收集固体得到改性黄麻纤维。
实施例2
一种耐热复合塑料的制备方法，包括如下步骤：
称取聚氯乙烯树脂100重量份、改性黄麻纤维30重量份、硬脂酸钙5重量份、十七氟癸基三乙氧基硅烷6重量份、纳米碳化硼3重量份，在110℃下混合15min，然后将混合后的物料冷却至40℃，在室温下放置36小时，最后造粒制放入长径比为1:26的往复式单螺杆造粒机中进行造粒，制得耐热复合塑料。
所述改性黄麻纤维采用如下方法制备：在1L水中加入10g纤维素纳米晶，室温下搅拌2h制备纤维素纳米晶悬浮液，然后200W下超声2min，超声循环5次打破残留的纤维素纳米晶结块；然后在纤维素纳米晶悬浮液中加入12g黄麻纤维，搅拌8min使黄麻纤维在悬浮液中分散良好，再于4℃下储存24h，然后抽滤得到CNC-黄麻纤维固体，并在105℃下干燥2h；取2mL氯磺酸逐滴加入至10mL吡啶溶液中备用，再取5g木葡聚糖溶于50mL二甲基亚砜中，加入氯磺酸吡啶混合物，于55℃下搅拌3h后，用1mol/L的NaOH水溶液调节pH至7.0，然后加入12gCNC-黄麻纤维，搅拌5min，然后抽滤后将固体于105℃下干燥3h得到CNC-XG-黄麻纤维固体；在50℃下用50mL 65wt％HNO3水溶液和100mL 30wt％H2O2水溶液混合得到混合溶液，再加入10g的CNC-XG-黄麻纤维固体，在300rpm下连续搅拌30min；再加入冰块冷却，用水洗涤3次，3000rpm下离心5min收集固体得到改性黄麻纤维。
实施例3
一种耐热复合塑料的制备方法，包括如下步骤：
称取聚氯乙烯树脂100重量份、改性黄麻纤维30重量份、硬脂酸钙5重量份、十七氟癸基三乙氧基硅烷6重量份、纳米碳化硼3重量份，在110℃下混合15min，然后将混合后的物料冷却至40℃，在室温下放置36小时，最后造粒制放入长径比为1:26的往复式单螺杆造粒机中进行造粒，制得耐热复合塑料。
所述改性黄麻纤维采用如下方法制备：取2mL氯磺酸逐滴加入至10mL吡啶溶液中备用，再取5g木葡聚糖溶于50mL二甲基亚砜中，加入氯磺酸吡啶混合物，于55℃下搅拌3h后，用1mol/L的NaOH水溶液调节pH至7.0，然后加入12g黄麻纤维，搅拌5min，然后抽滤后将固体于105℃下干燥3h得到XG-黄麻纤维固体；在50℃下用50mL 65wt％HNO3水溶液和100mL30wt％H2O2水溶液混合得到混合溶液，再加入10g的XG-黄麻纤维固体，在300rpm下连续搅拌30min；再加入冰块冷却，用水洗涤3次，3000rpm下离心5min收集固体得到改性黄麻纤维。
实施例4
一种耐热复合塑料的制备方法，包括如下步骤：
称取聚氯乙烯树脂100重量份、改性黄麻纤维30重量份、硬脂酸钙5重量份、十七氟癸基三乙氧基硅烷6重量份、纳米碳化硼3重量份，在110℃下混合15min，然后将混合后的物料冷却至40℃，在室温下放置36小时，最后造粒制放入长径比为1:26的往复式单螺杆造粒机中进行造粒，制得耐热复合塑料。
所述改性黄麻纤维采用如下方法制备：在1L水中加入10g纤维素纳米晶，室温下搅拌2h制备纤维素纳米晶悬浮液，然后200W下超声2min，超声循环5次打破残留的纤维素纳米晶结块；然后在纤维素纳米晶悬浮液中加入12g黄麻纤维，搅拌8min使黄麻纤维在悬浮液中分散良好，再于4℃下储存24h，然后抽滤得到CNC-黄麻纤维固体，并在105℃下干燥2h；取2mL氯磺酸逐滴加入至10mL吡啶溶液中备用，再取5g木葡聚糖溶于50mL二甲基亚砜中，加入氯磺酸吡啶混合物，于55℃下搅拌3h后，用1mol/L的NaOH水溶液调节pH至7.0，然后加入12gCNC-黄麻纤维，搅拌5min，然后抽滤后将固体于105℃下干燥3h得到CNC-XG-黄麻纤维固体；在50℃下用50mL 65wt％HNO3水溶液和100mL 30wt％H2O2水溶液混合得到混合溶液，再加入10g的CNC-XG-黄麻纤维固体，在300rpm下连续搅拌30min；再加入冰块冷却，用水洗涤3次，3000rpm下离心5min收集固体得到改性CNC-XG-黄麻纤维；
将0.6g硝酸铝、1.2g硝酸镍及0.75g氟化铵溶于100mL的去离子水，然后继续加入改性CNC-XG-黄麻纤维，混合后得到黄麻纤维悬浮液；向黄麻纤维悬浮液中加入浓度为1.5mol/L的氢氧化钠水溶液，调节pH至10后在135℃反应6h，反应结束后冷却至常温，经过滤、水洗、干燥，得到所述改性黄麻纤维。
对比例1
一种耐热复合塑料的制备方法，包括如下步骤：
称取聚氯乙烯树脂100重量份、黄麻纤维30重量份、硬脂酸钙5重量份、十七氟癸基三乙氧基硅烷6重量份、纳米碳化硼3重量份，在110℃下混合15min，然后将混合后的物料冷却至40℃，在室温下放置36小时，最后造粒制放入长径比为1:26的往复式单螺杆造粒机中进行造粒，制得耐热复合塑料。
对比例2
一种耐热复合塑料的制备方法，包括如下步骤：
称取聚氯乙烯树脂100重量份、改性黄麻纤维30重量份、硬脂酸钙5重量份、十七氟癸基三乙氧基硅烷6重量份、纳米碳化硼3重量份，在110℃下混合15min，然后将混合后的物料冷却至40℃，在室温下放置36小时，最后造粒制放入长径比为1:26的往复式单螺杆造粒机中进行造粒，制得耐热复合塑料。
所述改性黄麻纤维采用如下方法制备：在50℃下用50mL 65wt％HNO3水溶液和100mL 30wt％H2O2水溶液混合得到混合溶液，再加入10g的黄麻纤维素，在300rpm下连续搅拌30min；再加入冰块冷却，用水洗涤3次，3000rpm下离心5min收集固体得到改性黄麻纤维。
测试例1
对实施例1～4及对比例1、2制备的耐热复合塑料进行热重分析测试，在TG209F1热重分析仪上，在N2下以10℃/min的速度从30℃升温到600℃，得到复合塑料的热重曲线，记录热分解中的热分解初始温度Ti以及质量损失50％时的热降解温度T50％。测试结果见表1。
表1复合塑料热降解测试结果表
实施例 <![CDATA[T<sub>i</sub>/℃]]> <![CDATA[T<sub>50％</sub>/℃]]>
实施例1 311.4 502.8
实施例2 321.8 510.3
实施例3 309.7 503.2
实施例4 337.5 518.9
对比例1 261.3 403.2
对比例2 279.5 469.1
由表1可知，将经过改性后的黄麻纤维加入聚乙烯塑料中能明显提高塑料的热稳定性，经过改性后的黄麻纤维在聚氯乙烯基体内部的离散性显著提升，两种材料的界面接触面积明显增多，并生成新的稳定化学键。因为界面连接性和稳定性的提高，可以有效阻止热量在复合材料界面通道内的传递，同时阻碍热分解后小分子的挥发，进而提高整体的热稳定性能。同时，对比实施例1～4可以发现，经过氯磺酸吡啶处理过后的木葡聚糖能更好地吸附在黄麻纤维表面，与纤维素晶共同作用改变黄麻纤维的结构，从而更利于提高复合塑料的热稳定性。
测试例2
对实施例1～4及对比例1、2制备的耐热复合塑料进行拉伸强度测试。机械性能测试可以直观反映复合材料承受外加载荷如拉伸、弯曲等行为时所表现出的力学性能。使用美国Instron公司3369型万能材料试验仪对淀粉基降解塑料进行拉伸性能试验。具体测试方法按照塑料拉伸性能试验标准GB/T 1040-2006在万能材料试验机上进行拉伸实验，拉伸速率为2mm/min，每组进行5次测试，求其平均值。具体测试结果见表1，拉伸强度按如下公式计算：
Figure BDA0003613923800000111
式中：σt：拉升强度，MPa；
F：最大负荷，N；
b：试样宽度，mm；
h：试样厚度，mm。
表2拉伸强度测试结果表
拉伸强度MPa
实施例1 31.8
实施例2 32.6
实施例3 31.2
实施例4 33.8
对比例1 17.2
对比例2 20.5
由表2看出，改性黄麻纤维的加入明显提升了塑料的力学性能，黄麻纤维属于由天然高分子化合物构成的高表面能材料，而塑料是弱极性分子构成的低表面能体系，两种材料的相容性较差，但用木葡聚糖与纤维素晶吸附黄麻纤维后使得纤维与聚氯乙烯基料的结合力变强，同时经过处理的木葡聚糖能提供刚性，吸附在黄麻纤维表面进一步增强了塑料的拉伸强度。
测试例3
对实施例1～4及对比例1、2制备的复合塑料进行吸水性能测定，吸水性能测试选择浸入法，根据GB/T1034-2008，将制备好的复合塑料片材每组统一裁为50×50mm的正方形，在烘干箱内以50±2℃干燥24小时，称量，记为ml。将试样放入相对湿度为50％±5％的容器或房间内温度控制在23.0℃±1.0℃，放置24h±1h后，称量个试样，精确至0.1mg。试样从相对湿度为50％±5％的容器或房间中取出后，应在1min内完成称量，记为m2。
试样吸水质量分数c按下面的公式计算：
Figure BDA0003613923800000121
式中：
c：试样的吸水质量分数，数值以％表示；
ml：浸泡前干燥后的重量，单位为毫克(mg)；
m2：浸泡后试样的重量，单位为毫克(mg)。
表3吸水性能测试结果表
吸水质量分数％
实施例1 20
实施例2 16
实施例3 22
实施例4 14
对比例1 48
对比例2 31
由表3可知，用木葡聚糖与纤维素晶吸附后使黄麻纤维和聚氯乙烯基料界面间的结合性更加牢固，较少界面间的水分，降低复合塑料的吸水率，同时经过氯磺酸吡啶处理的木葡聚糖与纤维素晶能共同作用，极大地降低黄麻纤维的极性以及黄麻纤维的表面粗糙度，从而提升复合塑料的疏水性能。

Claims (4)

1.一种耐热复合塑料，其特征在于，包括以下重量份原料：聚氯乙烯树脂80～100份、改性黄麻纤维30～50份、润滑剂5～8份、阻燃剂5～8份、稳定剂5～7份；
所述阻燃剂为纳米氮化硼；所述润滑剂为硬脂酸钙；所述稳定剂为十七氟癸基三乙氧基硅烷；
所述改性黄麻纤维采用如下方法制备得到：在1～1.5L水中加入10～15g纤维素纳米晶，室温下搅拌2～3h制备纤维素纳米晶悬浮液，然后200～250W下超声2～3min，超声循环4～5次打破残留的纤维素纳米晶结块；然后在纤维素纳米晶悬浮液中加入10～12g黄麻纤维，搅拌5～8min使黄麻纤维在悬浮液中分散良好，再于2～4℃下储存20～24h，然后抽滤得到CNC-黄麻纤维固体，并在105～110℃下干燥2～3h；取2～3mL氯磺酸逐滴加入至10～15mL吡啶溶液中备用，再取5～6g木葡聚糖溶于50～60mL二甲基亚砜中，加入氯磺酸吡啶混合物，于55～60℃下搅拌3～4h后，用1mol/L的NaOH水溶液调节pH至7.0，然后加入12～15gCNC-黄麻纤维，搅拌5～8min，然后抽滤后将固体于105～110℃下干燥2～3h得到CNC-XG-黄麻纤维固体；在45～50℃下，用55～65wt％HNO3水溶液和25～30wt％H2O2水溶液按照1:(1～2)的体积比混合得到混合溶液，向加入质量为混合溶液1/20～1/5的CNC-XG-黄麻纤维固体，在300～400rpm下连续搅拌20～30min，冷却后用水洗涤2～3次，3000～3500rpm下离心5～8min收集固体得到改性CNC-XG-黄麻纤维；
将0.6～0.9g硝酸铝、1.2～1.6g硝酸镍及0.5～0.75g氟化铵溶于75～100mL的去离子水，然后继续加入改性CNC-XG-黄麻纤维，混合后得到黄麻纤维悬浮液；向黄麻纤维悬浮液中加入浓度为1～2mol/L的氢氧化钠水溶液，调节pH至9～11后在135～150℃反应4～8h，反应结束后冷却至常温，经过滤、水洗、干燥，得到所述改性黄麻纤维。
2.如权利要求1所述的耐热复合塑料，其特征在于：所述硝酸双氧水溶液为55～65wt％HNO3水溶液和25～30wt％H2O2水溶液按照1：(1～2)的体积比混合得到。
3.如权利要求1所述的耐热复合塑料，其特征在于：所述CNC-XG-黄麻纤维固体占硝酸双氧水溶液质量的1/20～1/5。
4.如权利要求1～3任一项所述的耐热复合塑料的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：按照配方称取聚氯乙烯树脂、改性黄麻纤维、硬脂酸钙、十七氟癸基三乙氧基硅烷、纳米碳化硼在110～120℃下混合10～15min，然后将混合后的物料冷却至35～40℃，在室温下放置36～48小时，最后造粒制得所述耐热复合塑料。
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CN106751447A (zh) * 2016-12-12 2017-05-31 天长市康宁塑胶科技有限公司 一种高耐磨高韧性耐热改性塑胶材料
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JP2018199755A (ja) * 2017-05-25 2018-12-20 日本製紙株式会社 変性セルロース繊維
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