CN116333363B - 生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法 - Google Patents
生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116333363B CN116333363B CN202310428085.2A CN202310428085A CN116333363B CN 116333363 B CN116333363 B CN 116333363B CN 202310428085 A CN202310428085 A CN 202310428085A CN 116333363 B CN116333363 B CN 116333363B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- fiber material
- bamboo pulp
- neck flask
- composite fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 102
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 90
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 claims abstract description 69
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 claims abstract description 69
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 claims abstract description 69
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 claims abstract description 69
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 claims abstract description 69
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- VHYFNPMBLIVWCW-UHFFFAOYSA-N 4-Dimethylaminopyridine Chemical compound CN(C)C1=CC=NC=C1 VHYFNPMBLIVWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L terephthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=C(C([O-])=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 20
- AXKZIDYFAMKWSA-UHFFFAOYSA-N 1,6-dioxacyclododecane-7,12-dione Chemical compound O=C1CCCCC(=O)OCCCCO1 AXKZIDYFAMKWSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 32
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 claims description 26
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 claims description 25
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 claims description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 23
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims description 23
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- QWXYZCJEXYQNEI-OSZHWHEXSA-N intermediate I Chemical compound COC(=O)[C@@]1(C=O)[C@H]2CC=[N+](C\C2=C\C)CCc2c1[nH]c1ccccc21 QWXYZCJEXYQNEI-OSZHWHEXSA-N 0.000 claims description 19
- 239000004594 Masterbatch (MB) Substances 0.000 claims description 17
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 claims description 17
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims description 17
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 claims description 17
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 16
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 claims description 15
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 claims description 15
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 235000019982 sodium hexametaphosphate Nutrition 0.000 claims description 14
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 12
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims description 10
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 10
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 10
- ILLHORFDXDLILE-UHFFFAOYSA-N 2-bromopropanoyl bromide Chemical compound CC(Br)C(Br)=O ILLHORFDXDLILE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 9
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 claims description 8
- JSDZSLGMRRSAHD-UHFFFAOYSA-N 3-methylbutan-2-ylcyclopropane Chemical compound CC(C)C(C)C1CC1 JSDZSLGMRRSAHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 7
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 claims description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 7
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 229940057847 polyethylene glycol 600 Drugs 0.000 claims description 6
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 6
- 239000004156 Azodicarbonamide Substances 0.000 claims description 5
- 239000002211 L-ascorbic acid Substances 0.000 claims description 5
- 235000000069 L-ascorbic acid Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims description 5
- XOZUGNYVDXMRKW-AATRIKPKSA-N azodicarbonamide Chemical group NC(=O)\N=N\C(N)=O XOZUGNYVDXMRKW-AATRIKPKSA-N 0.000 claims description 5
- 235000019399 azodicarbonamide Nutrition 0.000 claims description 5
- ODWXUNBKCRECNW-UHFFFAOYSA-M bromocopper(1+) Chemical compound Br[Cu+] ODWXUNBKCRECNW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 4
- -1 polybutylene adipate Polymers 0.000 claims description 4
- MQIUGAXCHLFZKX-UHFFFAOYSA-N Di-n-octyl phthalate Natural products CCCCCCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCCCCCC MQIUGAXCHLFZKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- YSMRWXYRXBRSND-UHFFFAOYSA-N TOTP Chemical compound CC1=CC=CC=C1OP(=O)(OC=1C(=CC=CC=1)C)OC1=CC=CC=C1C YSMRWXYRXBRSND-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) phthalate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC(CC)CCCC BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- GRWVQDDAKZFPFI-UHFFFAOYSA-H chromium(III) sulfate Chemical compound [Cr+3].[Cr+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O GRWVQDDAKZFPFI-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 3
- HBGGXOJOCNVPFY-UHFFFAOYSA-N diisononyl phthalate Chemical compound CC(C)CCCCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCCCCC(C)C HBGGXOJOCNVPFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HTDKEJXHILZNPP-UHFFFAOYSA-N dioctyl hydrogen phosphate Chemical compound CCCCCCCCOP(O)(=O)OCCCCCCCC HTDKEJXHILZNPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J sodium diphosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 3
- 229940048086 sodium pyrophosphate Drugs 0.000 claims description 3
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000019818 tetrasodium diphosphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 3
- ZVFDTKUVRCTHQE-UHFFFAOYSA-N Diisodecyl phthalate Chemical compound CC(C)CCCCCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCCCCCC(C)C ZVFDTKUVRCTHQE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 claims description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N phenylbenzene Natural products C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 18
- WSQZNZLOZXSBHA-UHFFFAOYSA-N 3,8-dioxabicyclo[8.2.2]tetradeca-1(12),10,13-triene-2,9-dione Chemical compound O=C1OCCCCOC(=O)C2=CC=C1C=C2 WSQZNZLOZXSBHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229920005586 poly(adipic acid) Polymers 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 5
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 4
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 3
- PNXMTCDJUBJHQJ-UHFFFAOYSA-N propyl prop-2-enoate Chemical compound CCCOC(=O)C=C PNXMTCDJUBJHQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 2
- 238000000641 cold extrusion Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- YOCIJWAHRAJQFT-UHFFFAOYSA-N 2-bromo-2-methylpropanoyl bromide Chemical compound CC(C)(Br)C(Br)=O YOCIJWAHRAJQFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001262 acyl bromides Chemical group 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000010560 atom transfer radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000001246 bromo group Chemical group Br* 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- KNXNFEMPRRJNKP-UHFFFAOYSA-N dioctyl phosphono phosphate propan-2-ol titanium Chemical compound [Ti].CC(C)O.CCCCCCCCOP(=O)(OP(O)(O)=O)OCCCCCCCC.CCCCCCCCOP(=O)(OP(O)(O)=O)OCCCCCCCC.CCCCCCCCOP(=O)(OP(O)(O)=O)OCCCCCCCC KNXNFEMPRRJNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- APSBXTVYXVQYAB-UHFFFAOYSA-M sodium docusate Chemical group [Na+].CCCCC(CC)COC(=O)CC(S([O-])(=O)=O)C(=O)OCC(CC)CCCC APSBXTVYXVQYAB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
- C08J9/06—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent
- C08J9/10—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent developing nitrogen, the blowing agent being a compound containing a nitrogen-to-nitrogen bond
- C08J9/102—Azo-compounds
- C08J9/103—Azodicarbonamide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B31/00—Preparation of derivatives of starch
- C08B31/02—Esters
- C08B31/06—Esters of inorganic acids
- C08B31/066—Starch phosphates, e.g. phosphorylated starch
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/0061—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof characterized by the use of several polymeric components
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
- C08J2203/04—N2 releasing, ex azodicarbonamide or nitroso compound
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
- C08J2367/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2403/00—Characterised by the use of starch, amylose or amylopectin or of their derivatives or degradation products
- C08J2403/04—Starch derivatives
- C08J2403/06—Esters
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2451/00—Characterised by the use of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2467/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
- C08J2467/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
Abstract
本发明公开了生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，属于复合材料加工技术领域。本发明用于解决现有技术的复合纤维材料的力学性能有待进一步提高和软化温度低、容易发生变形的技术问题，生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，包括以下步骤：竹浆纤维经过纤维标准解离器解离后与四氢呋喃、丙酮加入到烧瓶中，室温下搅拌20‑30min，后处理得到预处理竹浆纤维；将4‑二甲氨基吡啶、四氢呋喃加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌。本发明不仅提高了由竹浆纤维与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯制备成的复合纤维材料的力学性能和维卡软化温度，还降低了复合纤维材料的拉伸断裂应变和导热系数，扩大了复合纤维材料的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料加工技术领域，具体涉及生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法。
背景技术
目前我国塑料加工所使用的材料主要以石油基塑料为主，石油资源有限，不具有可持续发展性，并且石油基塑料的本身无法生物降解，对环境污染大。
聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯是一种新型的生物可降解材料，具有优异的生物可降解性和生物相容性，在包装、医疗等领域有着广泛的应用前景。竹浆纤维是一种生物质再生纤维，具有优良的物理机械性能和环保性能。将竹浆纤维与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯相结合，生产出一种较高性能的环保复合纤维材料用以代替木材和塑料，可缓减资源短缺和环境污染问题。
现有技术中的由于竹浆纤维表面含有大量的羟基，其极性较大，在使用竹浆纤维增强聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯制备复合纤维材料时，竹浆纤维与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯之间相容性差，界面结合强度较低，导致复合纤维材料的力学性能有待进一步提高，由于聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯的热稳定性差，在55℃上下出现软化现象，并且其拉伸断裂应变高，在以聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯为原料制备的复合纤维材料，其软化温度较低，容易发生变形，极大地限制了复合纤维材料的推广应用。
针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，用于解决现有技术中的复合纤维材料加工过程中，由于竹浆纤维与聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯之间相容性差，界面结合强度低，导致复合纤维材料的力学性能有待进一步提高和复合纤维材料的软化温度低，容易发生变形的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，包括以下步骤：
S1、竹浆纤维经过纤维标准解离器解离后与四氢呋喃、丙酮加入到烧瓶中，室温下搅拌20-30min，后处理得到预处理竹浆纤维；
S2、将4-二甲氨基吡啶、四氢呋喃加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，待4-二甲氨基吡啶溶解后，向三口烧瓶中加入三乙胺和预处理竹浆纤维，三口烧瓶温度降低至3-8℃，向三口烧瓶中滴加2-溴丙酰溴，滴加完毕之后，三口烧瓶温度升高至55-65℃，保温反应22-24h，后处理得到中间体I；
中间体I的合成反应原理为：
S3、将N,N-二甲基甲酰胺、催化剂、丙酸烯丙酯和中间体I加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至50-60℃，反应6-8h，后处理得到复合竹浆纤维；
复合竹浆纤维的合成反应原理为：
S4、将复合竹浆纤维、改性淀粉、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二酯和添加剂混合均匀，加入到螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到复合颗粒；
S5、将复合颗粒与发泡母粒混合均匀后加入到注塑挤出机中熔融挤出到型腔中，型腔温度降低至90-100℃，保温15-25min，降温至室温、脱模，得到复合纤维材料。
进一步的，所述步骤S1中竹浆纤维、四氢呋喃和丙酮的重量比为1:5:3，所述后处理操作包括：抽滤，滤饼转移到温度为75-85℃的干燥箱中，鼓风干燥6-8h，撕碎，得到预处理竹浆纤维。
进一步的，所述步骤S2中4-二甲氨基吡啶、四氢呋喃、三乙胺、预处理竹浆纤维与2-溴丙酰溴的重量比为1:100:3:2:2，所述后处理操作包括：反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用无水乙醇打浆、淋洗后转移到温度为60-70℃的干燥箱中干燥6-8h，撕碎，得到中间体I。
进一步的，所述步骤S3中N,N-二甲基甲酰胺、催化剂、丙酸烯丙酯和中间体I的重量比为25:1:2.5:4，所述催化剂为由溴化铜、N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺和L-抗坏血酸按摩尔比1:2:3混合组成，所述后处理操作包括：反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼依次用去离子水、无水乙醇和丙酮洗涤后转移到温度为60-70℃的干燥箱中鼓风干燥6-8h，粉碎，得到复合竹浆纤维。
进一步的，所述改性淀粉的制备方法为：将玉米淀粉、水、六偏磷酸钠、聚乙二醇600加入到三口烧瓶中搅拌，使用30wt％氢氧化钠水溶液调节体系pH＝9-11，三口烧瓶温度升高至90-98℃，反应30-45min，后处理，得到改性淀粉。
进一步的，所述玉米淀粉、水、六偏磷酸钠、聚乙二醇600的重量比为10:10:1:1，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶保温90-98℃，蒸除体系中的水，得到均匀的糊化溶液，将糊化溶液转移到60-70℃的干燥箱中干燥40-50h，粉碎，得到改性淀粉。
进一步的，所述步骤S4中复合竹浆纤维、改性淀粉、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二酯和添加剂的重量比为2:3:10:2:0.5，所述添加剂由分散剂、增塑剂和偶联剂按照重量比1:1:2组成，其中，所述分散剂由焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或多种组成，所述增塑剂由邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二苯异辛酯中的一种或多种组成，所述偶联剂由异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙氧基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三硬脂酸钛酸酯中的一种或多种组成，所述螺杆挤出机从进料端向出料端方向的多个加热段的温度依次设置为180℃、190℃、210℃、210℃、210℃和200℃，主轴转速设定为80r/min，挤出的物料经过风冷成型后，再经过切断机切断，得到粒径大小为0.5±0.1cm的复合颗粒。
进一步的，所述发泡母粒的制备方法为：将发泡剂、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、成核剂与助发泡剂混合均匀，加入到螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到发泡母粒。
进一步的，所述发泡剂、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、成核剂与助发泡剂的重量比为1:5:1:0.5，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，成核剂为纳米碳酸钙，助发泡剂由硫酸铬、尿素、柠檬酸、氧化锌中的一种或多种组成，所述螺杆挤出机从进料端向出料端方向的多个加热段的温度依次设置为170℃、185℃、185℃、185℃、180℃和170℃，主轴转速设定为60r/min，挤出的物料经过风冷成型后，再经过切断机切断，得到粒径大小为0.5±0.1cm的发泡母粒。
进一步的，所述步骤S5中复合颗粒与发泡母粒的重量比为10:1，所述注塑机从进料端向处理端方向的各区温度依次设置为190℃、210℃、210℃、210℃和200℃。
本发明具备下述有益效果：
1、本发明的复合纤维材料在制备过程中，以竹浆纤维为生物质纤维原料，通过纤维标准解离器将竹浆纤维原料在水中高速旋转，将束纤维离解为单纤维，去除其上的水分，得到含水量低的预处理竹浆纤维，在氮气保护下，以2-溴异丁酰溴为引发剂，2-溴丙酰溴上的酰溴基团和预处理纤维表面的羟基发生反应，将2-溴丙酰溴以酯键的方式接枝到预处理竹浆纤维上，生成中间体I，中间体I与丙烯酸丙酯在催化剂条件下反应，利用电子活化再生原子转移自由基聚合(AGET-ATRP)法，中间体I上的溴基与丙烯酸丙酯上的双键反应，丙烯酸丙酯接枝到中间体I上得到复合竹浆纤维，复合竹浆纤维上的羟基被其表面由多个酯键组成的接枝物取代，从而降低复合竹浆纤维的极性，使得其能够在聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯体系中均匀分散，并且表面接枝物上的大量酯键与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯上的酯键结构相同，复合竹浆纤维与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯相似相容，从而提高了复合竹浆纤维与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的相容性，削弱了弱界面性能，提高复合纤维材料的拉伸强度和冲击韧性，竹浆纤维与玉米淀粉均来源于自然环境，且改性淀粉和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯均为可降解材料，有效的提高了复合纤维材料的环保性能。
2、本发明的复合纤维材料在制备过程中，通过玉米淀粉、水、六偏磷酸钠、聚乙二醇600在碱性环境中反应，六偏磷酸钠上的磷酸键与淀粉上的羟基反应，将六偏磷酸钠接枝到玉米淀粉上，一个六偏磷酸钠可与多个淀粉分子或聚乙二醇600上羟基反应，提高了玉米淀粉的交联效率，淀粉之间通过磷酯键结合，使得改性淀粉具有更高的力学强度和耐热能力，避免高温破坏高效淀粉的分子结构，并且改性淀粉上的磷酯键与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯上的酯键有着良好的相容性，可以改善淀粉和聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的相容性，进一步的提高复合纤维材料的拉伸强度和冲击韧性。
3、本发明的复合纤维材料在制备过程中，发泡剂、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、成核剂与助发泡剂通过螺杆挤出机熔融挤出将发泡剂、成核剂、助发泡剂与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯均匀混合在一起制备成发泡母粒，发泡母粒与复合颗粒在双螺杆挤出机的高温作用下充分的熔融混合在一起，改性玉米淀粉在高温环境下产生粘性，提高熔融体系的黏稠度，AC发泡剂在双螺杆挤出机温度高于190℃时发生热分解，产生氮气，在熔融的混合体系中产生大量的气泡，降温成型后，在复合纤维材料的内部产生大量的微小孔隙，降低复合纤维材料的导热系数，提高复合纤维材料的隔热性能；复合纤维材料在型腔保温过程中，复合纤维材料等温结晶，提供了复合纤维材料的结晶速率和结晶程度，进而进一步地提高了复合纤维材料的维卡软化温度。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供的一种生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，包括以下步骤：
S1、制备复合竹浆纤维
按重量称取：100g竹浆纤维经过纤维标准解离器解离后与500g四氢呋喃、300g丙酮加入到烧瓶中，室温下搅拌20min，抽滤，滤饼转移到温度为75℃的干燥箱中，鼓风干燥6-h，撕碎成粉，得到预处理竹浆纤维；
按重量称取：4-二甲氨基吡啶30g、四氢呋喃3000g加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，待4-二甲氨基吡啶溶解后，向三口烧瓶中加入三乙胺90g和预处理竹浆纤维60g，三口烧瓶温度降低至3℃，向三口烧瓶中滴加2-溴丙酰溴60g，滴加完毕之后，三口烧瓶温度升高至55℃，保温反应22h，反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用无水乙醇打浆、淋洗后转移到温度为60℃的干燥箱中干燥6h，撕碎成粉，得到中间体I；
按重量称取：N,N-二甲基甲酰胺375g、溴化铜3.0g、N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺4.8g和L-抗坏血酸7.2g、丙酸烯丙酯37.5g和60g中间体I加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至50℃，反应6h，反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼依次用去离子水、无水乙醇和丙酮洗涤后转移到温度为60℃的干燥箱中鼓风干燥6h，使用粉碎机粉碎，得到复合竹浆纤维。
S2、制备改性淀粉
按重量称取：玉米淀粉100g、水100g、六偏磷酸钠10g、聚乙二醇60010g加入到三口烧瓶中搅拌，使用30wt％氢氧化钠水溶液调节体系pH＝9，三口烧瓶温度升高至90℃，反应30min，反应完成之后，三口烧瓶保温90℃，蒸除体系中的水，得到均匀的糊化溶液，将糊化溶液转移到60℃的干燥箱中干燥40h，使用粉碎机粉碎，得到改性淀粉。
S3、制备复合颗粒
按重量称取复合竹浆纤维40g、改性淀粉60g、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯200g、聚对苯二甲酸丁二酯40g、焦磷酸钠2.5g、邻苯二甲酸二辛酯2.5g和异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯5g混合均匀，加入到螺杆挤出机中熔融挤出造粒，螺杆挤出机从进料端向出料端方向的多个加热段的温度依次设置为180℃、190℃、210℃、210℃、210℃和200℃，主轴转速设定为80r/min，挤出的物料经过风冷成型后，再经过切断机切断，得到粒径大小为0.5±0.1cm的复合颗粒。
S4、制备发泡母粒
按重量称取：偶氮二甲酰胺10g、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯50g、纳米碳酸钙10g与硫酸铬5g混合均匀，加入到螺杆挤出机中熔融挤出造粒，螺杆挤出机从进料端向出料端方向的多个加热段的温度依次设置为170℃、185℃、185℃、185℃、180℃和170℃，主轴转速设定为60r/min，挤出的物料经过风冷成型后，再经过切断机切断，得到粒径大小为0.5±0.1cm的发泡母粒。
S5、制备复合纤维材料
按重量称取：复合颗粒200g与发泡母粒20g混合均匀后加入到注塑挤出机中，注塑机从进料端向处理端方向的各区温度依次设置为190℃、210℃、210℃、210℃和200℃，熔融挤出到型腔之后，型腔温度降低至90℃，保温15min，降温至室温、脱模，得到复合纤维材料。
实施例2
本实施例提供的一种生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，包括以下步骤：
S1、制备复合竹浆纤维
按重量称取：100g竹浆纤维经过纤维标准解离器解离后与500g四氢呋喃、300g丙酮加入到烧瓶中，室温下搅拌25min，抽滤，滤饼转移到温度为80℃的干燥箱中，鼓风干燥7h，撕碎，得到预处理竹浆纤维；
按重量称取：4-二甲氨基吡啶30g、四氢呋喃3000g加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，待4-二甲氨基吡啶溶解后，向三口烧瓶中加入三乙胺90g和预处理竹浆纤维60g，三口烧瓶温度降低至5℃，向三口烧瓶中滴加2-溴丙酰溴60g，滴加完毕之后，三口烧瓶温度升高至60℃，保温反应23h，反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用无水乙醇打浆、淋洗后转移到温度为65℃的干燥箱中干燥7h，撕碎，得到中间体I；
按重量称取：N,N-二甲基甲酰胺375g、溴化铜3.0g、N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺4.8g和L-抗坏血酸7.2g、丙酸烯丙酯37.5g和60g中间体I加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至55℃，反应7h，反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼依次用去离子水、无水乙醇和丙酮洗涤后转移到温度为65℃的干燥箱中鼓风干燥7h，粉碎，得到复合竹浆纤维。
S2、制备改性淀粉
按重量称取：玉米淀粉100g、水100g、六偏磷酸钠10g、聚乙二醇60010g加入到三口烧瓶中搅拌，使用30wt％氢氧化钠水溶液调节体系pH＝10，三口烧瓶温度升高至94℃，反应40min，反应完成之后，三口烧瓶保温94℃，蒸除体系中的水，得到均匀的糊化溶液，将糊化溶液转移到65℃的干燥箱中干燥45h，粉碎，得到改性淀粉。
S3、制备复合颗粒
按重量称取复合竹浆纤维40g、改性淀粉60g、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯200g、聚对苯二甲酸丁二酯40g、三聚磷酸钠2.5g、邻苯二甲酸二异壬酯2.5g和异丙氧基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯5g混合均匀，加入到螺杆挤出机中熔融挤出造粒，螺杆挤出机从进料端向出料端方向的多个加热段的温度依次设置为180℃、190℃、210℃、210℃、210℃和200℃，主轴转速设定为80r/min，挤出的物料经过风冷成型后，再经过切断机切断，得到粒径大小为0.5±0.1cm的复合颗粒。
S4、制备发泡母粒
按重量称取：偶氮二甲酰胺10g、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯50g、纳米碳酸钙10g与柠檬酸5g混合均匀，加入到螺杆挤出机中熔融挤出造粒，螺杆挤出机从进料端向出料端方向的多个加热段的温度依次设置为170℃、185℃、185℃、185℃、180℃和170℃，主轴转速设定为60r/min，挤出的物料经过风冷成型后，再经过切断机切断，得到粒径大小为0.5±0.1cm的发泡母粒。
S5、制备复合纤维材料
按重量称取：复合颗粒200g与发泡母粒20g混合均匀后加入到注塑挤出机中，注塑机从进料端向处理端方向的各区温度依次设置为190℃、210℃、210℃、210℃和200℃，熔融挤出到型腔之后，型腔温度降低至95℃，保温20min，降温至室温、脱模，得到复合纤维材料。
实施例3
本实施例提供的一种生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，包括以下步骤：
S1、制备复合竹浆纤维
按重量称取：100g竹浆纤维经过纤维标准解离器解离后与500g四氢呋喃、300g丙酮加入到烧瓶中，室温下搅拌30min，抽滤，滤饼转移到温度为85℃的干燥箱中，鼓风干燥8h，撕碎，得到预处理竹浆纤维；
按重量称取：4-二甲氨基吡啶30g、四氢呋喃3000g加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，待4-二甲氨基吡啶溶解后，向三口烧瓶中加入三乙胺90g和预处理竹浆纤维60g，三口烧瓶温度降低至8℃，向三口烧瓶中滴加2-溴丙酰溴60g，滴加完毕之后，三口烧瓶温度升高至65℃，保温反应24h，反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用无水乙醇打浆、淋洗后转移到温度为70℃的干燥箱中干燥8h，撕碎，得到中间体I；
按重量称取：N,N-二甲基甲酰胺375g、溴化铜3.0g、N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺4.8g和L-抗坏血酸7.2g、丙酸烯丙酯37.5g和60g中间体I加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至60℃，反应8h，反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼依次用去离子水、无水乙醇和丙酮洗涤后转移到温度为70℃的干燥箱中鼓风干燥8h，粉碎，得到复合竹浆纤维。
S2、制备改性淀粉
按重量称取：玉米淀粉100g、水100g、六偏磷酸钠10g、聚乙二醇60010g加入到三口烧瓶中搅拌，使用30wt％氢氧化钠水溶液调节体系pH＝11，三口烧瓶温度升高至98℃，反应45min，反应完成之后，三口烧瓶保温98℃，蒸除体系中的水，得到均匀的糊化溶液，将糊化溶液转移到70℃的干燥箱中干燥40-50h，粉碎，得到改性淀粉。
S3、制备复合颗粒
按重量称取复合竹浆纤维40g、改性淀粉60g、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯200g、聚对苯二甲酸丁二酯40g、六偏磷酸钠2.5g、磷酸三甲苯酯2.5g和异丙基三硬脂酸钛酸酯5g混合均匀，加入到螺杆挤出机中熔融挤出造粒，螺杆挤出机从进料端向出料端方向的多个加热段的温度依次设置为180℃、190℃、210℃、210℃、210℃和200℃，主轴转速设定为80r/min，挤出的物料经过风冷成型后，再经过切断机切断，得到粒径大小为0.5±0.1cm的复合颗粒。
S4、制备发泡母粒
按重量称取：偶氮二甲酰胺10g、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯50g、纳米碳酸钙10g与氧化锌5g混合均匀，加入到螺杆挤出机中熔融挤出造粒，螺杆挤出机从进料端向出料端方向的多个加热段的温度依次设置为170℃、185℃、185℃、185℃、180℃和170℃，主轴转速设定为60r/min，挤出的物料经过风冷成型后，再经过切断机切断，得到粒径大小为0.5±0.1cm的发泡母粒。
S5、制备复合纤维材料
按重量称取：复合颗粒200g与发泡母粒20g混合均匀后加入到注塑挤出机中，注塑机从进料端向处理端方向的各区温度依次设置为190℃、210℃、210℃、210℃和200℃，熔融挤出到型腔之后，型腔温度降低至100℃，保温25min，降温至室温、脱模，得到复合纤维材料。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于，取消步骤S1中对复合竹浆纤维的后续处理，以预处理竹浆纤维等量替代步骤S3中的复合竹浆纤维。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于，取消步骤S3，以玉米淀粉等量替代步骤S3中的改性淀粉。
对比例3
本对比例与实施例3的区别在于，取消了步骤S4，步骤S5中未加入发泡母粒。
对比例4
本对比例与对比例3的区别在于，取消步骤S5中型腔保温过程。
性能测试：
对由实施例1-3和对比例1-4制备出复合纤维材料的拉伸性能、耐热性能与隔热性能进行测试，其中，拉伸性能参照标准GB/T 1040.2-2022《塑料拉伸性能的测定第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件》测定试件的拉伸强度与拉伸断裂应力；冲击性能参照标准GB/T1451-2005《纤维增强塑料简支梁式冲击韧性试验方法》测定试件的冲击韧性，耐热性能参照标准GB/T 1633-2000《热塑性塑料维卡软化温度(VST)的测定》测定试件的维卡软化温度；隔热性能参照标准GB/T 3139-2005《纤维增强塑料导热系数试验方法》测定试件的导热系数，具体测试结果见下表：
数据分析：
本发明制备的复合纤维材料，通过对竹浆纤维和玉米淀粉进行改性，增加了复合竹浆纤维和改性淀粉在聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯中的分散性和其与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯的相容性，提高了复合纤维材料的拉伸强度、冲击韧性和维卡软化温度，降低了复合纤维材料的拉伸断裂应变和导热系数，并且复合纤维材料由可降解的聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯和竹浆纤维与玉米淀粉复合而成，竹浆纤维与玉米淀粉均为生物质纤维，因此，复合纤维材料还十分环保；
对比例3中的复合纤维材料未经发泡处理，内部孔隙率低，导致其导热系数较大，并且由于其内部的低孔隙率，密度增大，本对比例制备的复合纤维材料的拉伸强度、拉伸断裂应变和冲击韧性均优于实施例1-3制备出的复合纤维材料。
以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (9)
1.生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、竹浆纤维经过纤维标准解离器解离后与四氢呋喃、丙酮加入到烧瓶中，室温下搅拌20-30min，后处理得到预处理竹浆纤维；
S2、将4-二甲氨基吡啶、四氢呋喃加入到氮气保护的三口烧瓶中搅拌，待4-二甲氨基吡啶溶解后，向三口烧瓶中加入三乙胺和预处理竹浆纤维，三口烧瓶温度降低至3-8℃，向三口烧瓶中滴加2-溴丙酰溴，滴加完毕之后，三口烧瓶温度升高至55-65℃，保温反应22-24h，后处理得到中间体I；
S3、将N,N-二甲基甲酰胺、催化剂、丙酸烯丙酯和中间体I加入到三口烧瓶中搅拌，三口烧瓶温度升高至50-60℃，反应6-8h，后处理得到复合竹浆纤维；
S4、将复合竹浆纤维、改性淀粉、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二酯和添加剂混合均匀加入到螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到复合颗粒；
S5、将复合颗粒与发泡母粒混合均匀后加入到注塑挤出机中熔融挤出到型腔中，型腔温度降低至90-100℃，保温15-25min，降温至室温、脱模，得到复合纤维材料；
所述发泡母粒的制备方法为：将发泡剂、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、成核剂与助发泡剂混合均匀，加入到螺杆挤出机中熔融挤出造粒，得到发泡母粒，其中，所述发泡剂、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、成核剂与助发泡剂的重量比为1:5:1:0.5，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，成核剂为纳米碳酸钙，助发泡剂由硫酸铬、尿素、柠檬酸、氧化锌中的一种或多种组成。
2.根据权利要求1所述的生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，其特征在于，所述步骤S1中竹浆纤维、四氢呋喃和丙酮的重量比为1:5:3，所述后处理操作包括：抽滤，滤饼转移到温度为75-85℃的干燥箱中，鼓风干燥6-8h，撕碎，得到预处理竹浆纤维。
3.根据权利要求1所述的生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，其特征在于，所述步骤S2中4-二甲氨基吡啶、四氢呋喃、三乙胺、预处理竹浆纤维与2-溴丙酰溴的重量比为1:100:3:2:2，所述后处理操作包括：反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼用无水乙醇打浆、淋洗后转移到温度为60-70℃的干燥箱中干燥6-8h，撕碎，得到中间体I。
4.根据权利要求1所述的生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，其特征在于，所述步骤S3中N,N-二甲基甲酰胺、催化剂、丙酸烯丙酯和中间体I的重量比为25:1:2.5:4，所述催化剂为由溴化铜、N,N,N',N,'N”-五甲基二亚乙基三胺和L-抗坏血酸按摩尔比1:2:3混合组成，所述后处理操作包括：反应完成，三口烧瓶温度降低至室温，抽滤，滤饼依次用去离子水、无水乙醇和丙酮洗涤后转移到温度为60-70℃的干燥箱中鼓风干燥6-8h，粉碎，得到复合竹浆纤维。
5.根据权利要求1所述的生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，其特征在于，所述改性淀粉的制备方法为：将玉米淀粉、水、六偏磷酸钠、聚乙二醇600加入到三口烧瓶中搅拌，使用30wt％氢氧化钠水溶液调节体系pH＝9-11，三口烧瓶温度升高至90-98℃，反应30-45min，后处理，得到改性淀粉。
6.根据权利要求5所述的生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，其特征在于，所述玉米淀粉、水、六偏磷酸钠、聚乙二醇600的重量比为10:10:1:1，所述后处理操作包括：反应完成之后，三口烧瓶保温90-98℃，蒸除体系中的水，得到均匀的糊化溶液，将糊化溶液转移到60-70℃的干燥箱中干燥40-50h，粉碎，得到改性淀粉。
7.根据权利要求1所述的生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，其特征在于，所述步骤S4中复合竹浆纤维、改性淀粉、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丁二酯和添加剂的重量比为2:3:10:2:0.5，所述添加剂由分散剂、增塑剂和偶联剂按照重量比1:1:2组成，其中，所述分散剂由焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或多种组成，所述增塑剂由邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、磷酸三甲苯酯、磷酸二苯异辛酯中的一种或多种组成，所述偶联剂由异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙氧基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三硬脂酸钛酸酯中的一种或多种组成，所述螺杆挤出机从进料端向出料端方向的多个加热段的温度依次设置为180℃、190℃、210℃、210℃、210℃和200℃，主轴转速设定为80r/min，挤出的物料经过风冷成型后，再经过切断机切断，得到粒径大小为0.5±0.1cm的复合颗粒。
8.根据权利要求1所述的生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，其特征在于，所述螺杆挤出机从进料端向出料端方向的多个加热段的温度依次设置为170℃、185℃、185℃、185℃、180℃和170℃，主轴转速设定为60r/min，挤出的物料经过风冷成型后，再经过切断机切断，得到粒径大小为0.5±0.1cm的发泡母粒。
9.根据权利要求1所述的生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法，其特征在于，所述步骤S5中复合颗粒与发泡母粒的重量比为10:1，所述注塑挤出机从进料端向处理端方向的各区温度依次设置为190℃、210℃、210℃、210℃和200℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310428085.2A CN116333363B (zh) | 2023-04-20 | 2023-04-20 | 生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310428085.2A CN116333363B (zh) | 2023-04-20 | 2023-04-20 | 生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116333363A CN116333363A (zh) | 2023-06-27 |
| CN116333363B true CN116333363B (zh) | 2023-11-21 |
Family
ID=86891373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310428085.2A Active CN116333363B (zh) | 2023-04-20 | 2023-04-20 | 生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116333363B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101760037A (zh) * | 2008-12-23 | 2010-06-30 | 金发科技股份有限公司 | 完全降解的植物粉改性热塑性复合材料及其制备方法 |
| DE102013108102A1 (de) * | 2013-07-29 | 2015-01-29 | Stefan Hamel | Verfahren zur Herstellung einer Mischung aus Biomassefasern und wenigstens einem Kunststoff für die Herstellung eines Verbundwerkstoffs, Mischung aus Biomassefasern und wenigstens einem Kunststoff hergestellt nach dem Verfahren und Verbundwerkstoff hergestellt aus der Mischung |
| CN104788889A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-22 | 浙江理工大学 | 一种树脂基竹纤维复合材料的制备方法 |
| CN106336531A (zh) * | 2016-09-12 | 2017-01-18 | 葛袁园 | 一种改性玉米秸秆颗粒增强pbat淀粉复合材料及其制备方法 |
| CN108559234A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-09-21 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种可生物降解发泡片材及其制备方法 |
| CN113583466A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-11-02 | 湖北嘉鑫环保新材料科技有限公司 | 一种适度交联淀粉生物降解塑料及其制备方法 |
-
2023
- 2023-04-20 CN CN202310428085.2A patent/CN116333363B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101760037A (zh) * | 2008-12-23 | 2010-06-30 | 金发科技股份有限公司 | 完全降解的植物粉改性热塑性复合材料及其制备方法 |
| DE102013108102A1 (de) * | 2013-07-29 | 2015-01-29 | Stefan Hamel | Verfahren zur Herstellung einer Mischung aus Biomassefasern und wenigstens einem Kunststoff für die Herstellung eines Verbundwerkstoffs, Mischung aus Biomassefasern und wenigstens einem Kunststoff hergestellt nach dem Verfahren und Verbundwerkstoff hergestellt aus der Mischung |
| CN104788889A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-22 | 浙江理工大学 | 一种树脂基竹纤维复合材料的制备方法 |
| CN106336531A (zh) * | 2016-09-12 | 2017-01-18 | 葛袁园 | 一种改性玉米秸秆颗粒增强pbat淀粉复合材料及其制备方法 |
| CN108559234A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-09-21 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种可生物降解发泡片材及其制备方法 |
| CN113583466A (zh) * | 2021-07-22 | 2021-11-02 | 湖北嘉鑫环保新材料科技有限公司 | 一种适度交联淀粉生物降解塑料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 聚乙二醇改性淀粉与PBAT复合材料的制备和性能;荣骁等;塑料;第51卷(第2期);13-17 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116333363A (zh) | 2023-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113024897B (zh) | 一种用于可降解材料的高强度tps淀粉的制备方法 | |
| CN109294193B (zh) | 一种可生物降解食品包装材料及其制备方法 | |
| CN103819801A (zh) | 一种聚烯烃基木塑复合材料及其制备方法 | |
| CN108456407A (zh) | 一种可降解包装材料及其制备方法 | |
| CN113248798B (zh) | 一种淀粉/纤维素/pbat复合薄膜及其制备方法 | |
| CN112080115B (zh) | 一种用于环保餐具的高韧性聚乳酸复合材料及其制备方法 | |
| CN102604164A (zh) | 一种可完全生物降解塑料膜的母料及其制备方法 | |
| CN109233162B (zh) | 一种包装用环保型可降解复合膜及其制备方法 | |
| CN112063022A (zh) | 一种机械力化学改性制备耐水淀粉基降解塑料母料的方法 | |
| CN101824229A (zh) | 热塑性植物纤维/聚乳酸共混材料及其制备方法 | |
| CN101190977B (zh) | 淀粉基完全生物降解塑料 | |
| CN104194059B (zh) | 一种纤维素热塑材料及其制备方法 | |
| CN105368017A (zh) | 一种高流动性的pla生物塑料 | |
| CN114933785A (zh) | 一种改性木质素/pbat可生物降解塑料及其制备方法 | |
| US11130259B1 (en) | Device and method for online preparation of modified polylactic acid material with polylactic acid melt | |
| CN116333363B (zh) | 生物质纤维改性制备环保复合纤维材料的方法 | |
| CN114015150A (zh) | 一种环保无毒的编织袋材料及加工方法 | |
| CN106433044A (zh) | 一种改性蔗渣增强pbat/淀粉完全生物降解复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN112358658A (zh) | 一种基于花生壳纤维的生物降解母料及其制备方法与应用 | |
| CN112143043A (zh) | 一种发泡生物降解树脂及其生产工艺 | |
| CN107880287A (zh) | 一种植物纤维原料的塑化方法 | |
| CN111704790A (zh) | 一种3d打印用聚乳酸基复合线材的制备方法 | |
| CN110628233A (zh) | 一种交联反应挤出木塑型材及其制备方法 | |
| CN104530738A (zh) | 一种pp/abs木塑复合板材及其制备方法 | |
| CN114349881A (zh) | 一种适用于pbat降解膜袋中的改性半纤维素的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |