CN116515002A - 阻燃高强韧改性纳米纤维素及其制备方法、阻燃强韧平衡聚烯烃 - Google Patents
阻燃高强韧改性纳米纤维素及其制备方法、阻燃强韧平衡聚烯烃 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116515002A CN116515002A CN202310562513.0A CN202310562513A CN116515002A CN 116515002 A CN116515002 A CN 116515002A CN 202310562513 A CN202310562513 A CN 202310562513A CN 116515002 A CN116515002 A CN 116515002A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flame
- nanocellulose
- cnc
- retardant high
- toughness
- 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.)
- Pending
Links
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 title claims abstract description 158
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 157
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 title claims abstract description 27
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 26
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 229920001046 Nanocellulose Polymers 0.000 claims abstract description 91
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 84
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 83
- -1 diallyl ether compound Chemical class 0.000 claims abstract description 51
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 13
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 claims abstract description 13
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims abstract description 12
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 8
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical group [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 claims abstract description 6
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 100
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 41
- 239000000413 hydrolysate Substances 0.000 claims description 40
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 40
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 39
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 claims description 27
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 20
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 20
- SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropan-1-amine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCN SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 16
- BDKDHWOPFRTWPP-UHFFFAOYSA-N 2,2-bis(prop-2-enoxymethyl)butan-1-ol Chemical compound C=CCOCC(CO)(CC)COCC=C BDKDHWOPFRTWPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000012934 organic peroxide initiator Substances 0.000 claims description 9
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000005058 Isophorone diisocyanate Substances 0.000 claims description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 5
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 claims description 5
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 5
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 4
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- PHQOGHDTIVQXHL-UHFFFAOYSA-N n'-(3-trimethoxysilylpropyl)ethane-1,2-diamine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCNCCN PHQOGHDTIVQXHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MQWFLKHKWJMCEN-UHFFFAOYSA-N n'-[3-[dimethoxy(methyl)silyl]propyl]ethane-1,2-diamine Chemical compound CO[Si](C)(OC)CCCNCCN MQWFLKHKWJMCEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CWPKTBMRVATCBL-UHFFFAOYSA-N 3-[1-[1-[(2-methylphenyl)methyl]piperidin-4-yl]piperidin-4-yl]-1h-benzimidazol-2-one Chemical compound CC1=CC=CC=C1CN1CCC(N2CCC(CC2)N2C(NC3=CC=CC=C32)=O)CC1 CWPKTBMRVATCBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004890 Hydrophobing Agent Substances 0.000 claims description 2
- 108010009736 Protein Hydrolysates Proteins 0.000 claims description 2
- LSXWFXONGKSEMY-UHFFFAOYSA-N di-tert-butyl peroxide Chemical compound CC(C)(C)OOC(C)(C)C LSXWFXONGKSEMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000012969 di-tertiary-butyl peroxide Substances 0.000 claims description 2
- POSWICCRDBKBMH-UHFFFAOYSA-N dihydroisophorone Natural products CC1CC(=O)CC(C)(C)C1 POSWICCRDBKBMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 50
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 7
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 82
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 40
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 36
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 22
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 22
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 18
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 4
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 4
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 4
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229920001896 polybutyrate Polymers 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000034530 PLAA-associated neurodevelopmental disease Diseases 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 1-O-galloyl-3,6-(R)-HHDP-beta-D-glucose Natural products OC1C(O2)COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC1C(O)C2OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATVJXMYDOSMEPO-UHFFFAOYSA-N 3-prop-2-enoxyprop-1-ene Chemical compound C=CCOCC=C ATVJXMYDOSMEPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001263 FEMA 3042 Substances 0.000 description 1
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 1
- REYJJPSVUYRZGE-UHFFFAOYSA-N Octadecylamine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCN REYJJPSVUYRZGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N Penta-digallate-beta-D-glucose Natural products OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000002216 antistatic agent Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 210000001724 microfibril Anatomy 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009965 odorless effect Effects 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N tannic acid Chemical compound OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N 0.000 description 1
- 229940033123 tannic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000015523 tannic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920002258 tannic acid Polymers 0.000 description 1
- 239000012745 toughening agent Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B15/00—Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
- C08B15/05—Derivatives containing elements other than carbon, hydrogen, oxygen, halogens or sulfur
- C08B15/06—Derivatives containing elements other than carbon, hydrogen, oxygen, halogens or sulfur containing nitrogen, e.g. carbamates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F299/00—Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers involving only carbon-to-carbon unsaturated bond reactions, in the absence of non-macromolecular monomers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及材料改性技术领域，具体涉及阻燃高强韧改性纳米纤维素及其制备方法、阻燃强韧平衡聚烯烃；制备阻燃高强韧改性纳米纤维素包括如下步骤：(1)使纳米纤维素表面接枝疏水剂获得疏水纳米纤维素，所述疏水剂为具有至少一个氨基官能团的硅烷；(2)将所述疏水纳米纤维素与含羟基的二烯丙基醚化合物在二异氰酸酯的作用下进行加热反应获得阻燃高强韧改性纳米纤维素；还涉及包括阻燃高强韧改性纳米纤维素的阻燃强韧平衡聚烯烃。采用本发明的改性纳米纤维素添加至聚烯烃中，能够增加其与聚烯烃材料的界面相容性，有利于提高复合材料的强度、韧性、阻燃和耐热性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料改性技术领域，具体涉及阻燃高强韧改性纳米纤维素及其制备方法、阻燃强韧平衡聚烯烃。
背景技术
纳米纤维素简单可以分为如下几类：(1)纤维素纳米晶(cellulosenanocrystals，CNC)，CNC具有结晶，通常是晶须状或球状；纤维素纳米晶还常被称作纳米结晶纤维素(nanocrystalline cellulose，NCC)、纤维素纳米晶须(cellulose nanowhisker，CNW)等；(2)纤维素纳米纤维(cellulose nanofibre，CNF)，CNF具有结晶区和无定形区，长径比较大，柔韧性较好；纤维素纳米纤维还常被称为纳米纤丝化纤维素(nanofibrillatedcellulose，NFC)、微纤化纤维素(mierofibillated cellulose，MFC)等；(3)细菌纳米纤维素(bacterial nanocellulose，BNC)，BNC由微纤丝相互缠绕构成三维纳米网状，其纯度较高，结晶度高大于95％，聚合度高，并且具有较好的生物相容性。当纳米纤维素作为填充剂应用到高分子材料中制备复合材料时，因其表面含有丰富的羟基、比表面积大、极性较强，与基体材料混合时极易发生团聚，在基体中出现分散不均匀、相容性差、热稳定性差等问题，从而影响复合材料的机械性能和阻燃性能。因此，如何提高纳米纤维素与基体材料的相容性是本发明需要解决的技术问题。
在文献“表面改性CNF对PLA/TPU共混物的结晶与力学性能的影响”中，使用KH550改性CNF后，CNF-KH550填料在基体间的分散性、相容性有所增强，但PLA与PBS、TPU聚合物之间，相分离程度依旧较为明显。专利CN 115433442 A“可生物降解强韧复合材料及其制备方法”中，先对聚乳酸进行扩链，并在纤维素纳米晶表面接枝单宁酸和十八胺对进行疏水改性，提高了纳米晶与聚乳酸和PBAT的相容性，从而提高复合材料的力学性能。专利CN115636986 A“一种纳米纤维素复合填料及其制备方法与应用”中先用硅烷偶联剂对纳米纤维素进行疏水改性，再用聚丙二醇(PPG)对纳米纤维素进行包覆，最后与PLA、PBAT材料进行共混，制备薄膜，其拉伸强度比PLA/PBAT薄膜提高了12.1％，断裂伸长率提高了21.76％，其性能提升不明显，主要是聚丙二醇(PPG)是极性物质，与疏水改性后的纳米纤维素界面相容性较差。
发明内容
为了解决纳米纤维素与基体材料相容性差的技术问题，本发明提供阻燃高强韧改性纳米纤维素及其制备方法、阻燃强韧平衡聚烯烃。本发明首先在纳米纤维素表面接枝疏水剂，使纳米纤维素获得疏水性能，同时在二异氰酸酯的作用下，将纳米纤维素与含羟基的二烯丙基醚化合物进行连接，制得具有疏水、阻燃、界面相容性好的改性纳米纤维素。由于接枝物上具有二烯丙基醚化合物以及酰胺基和酯基，在引发剂的作用下双键能够与聚烯烃进行熔融反应性共混，原位接枝生成共聚物，增强纳米纤维素与聚烯烃间的界面相容性，其柔性链以及酰胺基和酯基能够提高基体材料的机械性能、耐热性能以及韧性，另外，同时具备疏水、阻燃性。
为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)使纳米纤维素表面接枝疏水剂获得疏水纳米纤维素，所述疏水剂为具有至少一个氨基官能团的硅烷；
(2)将所述疏水纳米纤维素与含羟基的二烯丙基醚化合物在二异氰酸酯的作用下进行加热反应获得阻燃高强韧改性纳米纤维素。
进一步地，所述纳米纤维素包括纤维素纳米晶、纤维素微晶、纤维素纳米纤维、细菌纳米纤维素中的一种或多种。
所述具有至少一个氨基官能团的硅烷选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种；
所述含羟基的二烯丙基醚化合物为丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚和/或2,2-双(烯丙氧基甲基)-1-丁醇；
所述二异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、2,2,4-三甲基己二异氰酸酯(TMDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的一种或多种。
进一步地，所述疏水纳米纤维素、所述含羟基的二烯丙基醚化合物、所述二异氰酸酯的质量比为1:(1.1-1.25):(0.85-0.95)。
进一步地，步骤(2)中所述加热反应的温度为140-145℃，滴加完所述二异氰酸酯后继续反应2-4h；其中二异氰酸酯需要逐滴加入。
进一步地，步骤(1)中使纳米纤维素表面接枝疏水剂的过程是：将所述疏水剂在碱性条件下水解得到水解液，将所述水解液加入到纳米纤维素的乙醇分散液中于50-75℃下进行接枝反应24-32h，冷却后经多次醇洗、水洗后干燥即得到疏水纳米纤维素。
再进一步地，所述水解液中所述疏水剂的质量浓度为3-5％，所述碱性条件的pH为8-10；所述纳米纤维素的乙醇分散液中纳米纤维素的质量浓度为5-10％；所述纳米纤维素与所述疏水剂的质量比为1:(1-5)。
本发明另一方面提供由上述制备方法获得的阻燃高强韧改性纳米纤维素。
本发明最后一方面提供阻燃强韧平衡聚烯烃，按照重量份计包括如下组分：聚烯烃90-100份、根据上述制备方法获得的阻燃高强韧改性纳米纤维素至少1份、有机过氧化物引发剂0.2-0.4份。
优选地，阻燃强韧平衡聚烯烃，按照重量份计包括如下组分：聚烯烃90-100份、根据上述制备方法获得的阻燃高强韧改性纳米纤维素至少10份、有机过氧化物引发剂0.2-0.4份。
进一步地，所述聚烯烃为PE、PP、PB、TPX、热塑性弹性体中的一种或多种；所述有机过氧化物引发剂包括BPO、DCP、TMCH、DHBP、BIPB(无味DCP)、TBPB、TBCP、DBPH、DTBP、双二五中的一种或多种；
还包括其他加工助剂至少0.1份，所述其他加工助剂包括但不限于增塑剂、增韧剂、润滑剂、抗氧剂、抗静电剂、辅助阻燃剂中的一种或多种。根据实际需要按照本领域惯常作用选择性添加。
进一步地，所述阻燃强韧平衡聚烯烃的制备方法包括如下步骤：按照配方，将除去所述有机过氧化物引发剂的其它物料在至少150℃下进行熔融反应性共混至扭矩平衡，然后加入所述有机过氧化物引发剂后继续进行熔融反应性共混至扭矩平衡，造粒后得到阻燃强韧平衡聚烯烃。
有益技术效果：
(1)本发明采用至少一个氨基官能团的硅烷对纳米纤维素进行表面接枝，使纳米纤维素获得疏水性能，同时具有端氨基反应基团；然后在二异氰酸酯的作用下，一端连接疏水纳米纤维素的端氨基，另一端与含羟基的二烯丙基醚化合物的侧羟基进行反应，制得阻燃高强韧改性纳米纤维素；
纳米纤维素利于成碳，同时分子结构中含有硅氧烷、酰胺基团、酯基以及醚，形成一种有机-无机杂化硅氧烷-含N型阻燃剂；将其用于聚烯烃中，可助材料在燃烧时大量释放出不燃性气体(如二氧化碳、氮气、水等)，这些气体可使燃烧过程供氧不足，有效阻断热传递、氧气等可燃气体，极限氧指数大幅度提高，燃烧等级达UL 94标准的V-0级；另外阻燃高强韧改性纳米纤维素对材料强度、韧性的提高具有明显作用；
(2)本发明的阻燃高强韧改性纳米纤维素，在引发剂的作用下，与聚烯烃进行熔融反应性共混，原位接枝生成共聚物，能够增加其与聚烯烃材料的界面相容性，有利于提高复合材料的强度、韧性、阻燃和耐热性能。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
以下实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定；若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、或相关企业提出的标准要求进行。除非另有说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。
以下纳米纤维素使用CNC。
实施例1
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于50℃下进行接枝反应32h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥18h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚加入反应瓶中，升温至140℃，开启搅拌，逐滴滴加六亚甲基二异氰酸酯(HDI)进行加热反应，滴加完后继续反应2h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚、HDI质量比为1:1.1:0.85。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括90份PP、10份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于180℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例2
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于60℃下进行接枝反应24h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥18h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚加入反应瓶中，升温至145℃，开启搅拌，逐滴滴加二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)进行加热反应，滴加完后继续反应3h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚、MDI质量比为1:1.1:0.85。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括90份PP、10份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于190℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例3
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于75℃下进行接枝反应28h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥12h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚加入反应瓶中，升温至145℃，开启搅拌，逐滴滴加2,2,4-三甲基己二异氰酸酯(TMDI)进行加热反应，滴加完后继续反应4h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚、TMDI质量比为1:1.1:0.85。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括90份PP、10份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于200℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例4
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于75℃下进行接枝反应28h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥12h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚加入反应瓶中，升温至145℃，开启搅拌，逐滴滴加甲苯二异氰酸酯(TDI)进行加热反应，滴加完后继续反应4h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚、TDI质量比为1:1.1:0.85。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括90份PP、10份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于200℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例5
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于50℃下进行接枝反应32h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥12h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚加入反应瓶中，升温至145℃，开启搅拌，逐滴滴加异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)进行加热反应，滴加完后继续反应2h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚、IPDI质量比为1:1.1:0.85。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括90份PP、10份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于180℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例6
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于60℃下进行接枝反应24h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥12h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚加入反应瓶中，升温至145℃，开启搅拌，逐滴滴加4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)进行加热反应，滴加完后继续反应3h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚、HMDI质量比为1:1.1:0.85。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括90份PP、10份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于190℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例7
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于60℃下进行接枝反应24h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥24h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚加入反应瓶中，升温至145℃，开启搅拌，逐滴滴加六亚甲基二异氰酸酯(HDI)进行加热反应，滴加完后继续反应3h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚、HDI质量比为1:1.25:0.95。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括90份PP、10份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于190℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例8
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于75℃下进行接枝反应28h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥12h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚加入反应瓶中，升温至140℃，开启搅拌，逐滴滴加二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)进行加热反应，滴加完后继续反应4h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚、MDI质量比为1:1.25:0.95。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括90份PP、10份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于200℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例9
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于50℃下进行接枝反应32h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥18h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚加入反应瓶中，升温至140℃，开启搅拌，逐滴滴加2,2,4-三甲基己二异氰酸酯(TMDI)进行加热反应，滴加完后继续反应2h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚、TMDI质量比为1:1.25:0.95。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括90份PP、10份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于180℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例10
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于50℃下进行接枝反应32h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥18h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚加入反应瓶中，升温至145℃，开启搅拌，逐滴滴加甲苯二异氰酸酯(TDI)进行加热反应，滴加完后继续反应3h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚、TDI质量比为1:1.25:0.95。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括90份PP、10份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于180℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例11
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于60℃下进行接枝反应24h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥24h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚加入反应瓶中，升温至140℃，开启搅拌，逐滴滴加异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)进行加热反应，滴加完后继续反应4h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚、IPDI质量比为1:1.25:0.95。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括80份PP、20份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于190℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例12
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于75℃下进行接枝反应28h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥12h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚加入反应瓶中，升温至145℃，开启搅拌，逐滴滴加4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)进行加热反应，滴加完后继续反应2h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚、HMDI质量比为1:1.25:0.95。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括80份PP、20份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于200℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例13
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三乙氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于75℃下进行接枝反应28h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥12h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚加入反应瓶中，升温至140℃，开启搅拌，逐滴滴加六亚甲基二异氰酸酯(HDI)进行加热反应，滴加完后继续反应3h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚、HDI质量比为1:1.25:0.95。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括80份PP、20份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于200℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例14
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gN-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于75℃下进行接枝反应32h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥18h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、2,2-双(烯丙氧基甲基)-1-丁醇加入反应瓶中，升温至145℃，开启搅拌，逐滴滴加六亚甲基二异氰酸酯(HDI)进行加热反应，滴加完后继续反应2h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、2,2-双(烯丙氧基甲基)-1-丁醇、HDI质量比为1:1.25:0.95。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括80份PP、20份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于180℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例15
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gN-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于60℃下进行接枝反应24h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥24h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、2,2-双(烯丙氧基甲基)-1-丁醇加入反应瓶中，升温至145℃，开启搅拌，逐滴滴加六亚甲基二异氰酸酯(HDI)进行加热反应，滴加完后继续反应4h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、2,2-双(烯丙氧基甲基)-1-丁醇、HDI质量比为1:1.25:0.95。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括80份PP、20份上述阻燃高强韧改性CNC、0.2份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于190℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例16
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于60℃下进行接枝反应24h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥24h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、2,2-双(烯丙氧基甲基)-1-丁醇加入反应瓶中，升温至140℃，开启搅拌，逐滴滴加六亚甲基二异氰酸酯(HDI)进行加热反应，滴加完后继续反应4h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、2,2-双(烯丙氧基甲基)-1-丁醇、HDI质量比为1:1.25:0.95。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括80份PP、20份上述阻燃高强韧改性CNC、0.4份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于190℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例17
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于60℃下进行接枝反应24h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥24h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、2,2-双(烯丙氧基甲基)-1-丁醇加入反应瓶中，升温至145℃，开启搅拌，逐滴滴加六亚甲基二异氰酸酯(HDI)进行加热反应，滴加完后继续反应2h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、2,2-双(烯丙氧基甲基)-1-丁醇、HDI质量比为1:1.25:0.95。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括95份PP、5份上述阻燃高强韧改性CNC、0.3份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于190℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
实施例18
阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1gγ-氨丙基三甲氧基硅烷加入到25ml水中搅拌，调节pH值为8-10在碱性条件下水解得到水解液；
将1gCNC加到15ml乙醇中，分散均匀后得到CNC-乙醇分散液；
将所述水解液加入到CNC-乙醇分散液中于75℃下进行接枝反应28h，冷却后经多次醇洗、水洗，55℃真空干燥12h后即得到疏水CNC；
(2)将上述疏水CNC、2,2-双(烯丙氧基甲基)-1-丁醇加入反应瓶中，升温至145℃，开启搅拌，逐滴滴加六亚甲基二异氰酸酯(HDI)进行加热反应，滴加完后继续反应3h，反应结束得到阻燃高强韧改性CNC；其中，疏水CNC、2,2-双(烯丙氧基甲基)-1-丁醇、HDI质量比为1:1.25:0.95。
阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料，按重量份计：包括97.5份PP、2.5份上述阻燃高强韧改性CNC、0.3份DCP；制备方法：将PP与阻燃高强韧改性CNC至于密炼机中于200℃、转速50rpm下密炼至扭矩平衡，然后加入DCP继续密炼至扭矩平衡，造粒后即得到阻燃强韧平衡聚丙烯复合材料。注塑后待测试。
对比例1
本对比例为PP原材料粒料。注塑后待测试。
对比例2
本对比例的材料按如下步骤制备：将干燥后的100重量份PP颗粒加入密炼机中熔融共混，密炼温度190℃，转速为50rpm，至共混扭矩平衡；然后加入0.2重量份DCP，继续熔融反应性共混至扭矩平衡，造粒后得到聚丙烯材料。注塑后待测试。
对比例3
本对比例的材料按如下步骤制备：将干燥后的90重量份PP颗粒、10重量份疏水CNC(采用实施例11中的疏水CNC)加入密炼机中熔融共混，密炼温度190℃，转速为50rpm，至共混扭矩平衡；然后加入0.2重量份DCP，继续熔融反应性共混至扭矩平衡，造粒后得到聚丙烯材料。注塑后待测试。
对比例4
本对比例的材料按如下步骤制备：采用实施例11中的疏水CNC、丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚、IPDI的质量比，将三者混合均匀得到预混物料(不进行反应)；
将干燥后的80重量份PP颗粒、20重量份上述预混物料加入密炼机中熔融共混，密炼温度190℃，转速为50rpm，至共混扭矩平衡；然后加入0.2重量份DCP，继续熔融反应性共混至扭矩平衡，造粒后得到聚丙烯材料。注塑后待测试。以上实施例及对比例配比见表1。
表1实施例及对比例配比
对以上实施例及对比例的复合材料测试性能，具体结果见表2。
表2实施例及对比例的复合材料性能
由表1配方、表2数据可知，通过对纳米纤维素进行阻燃、疏水改性，然后与PP共混，有助于提高复合材料的强度、韧性、耐热性能以及阻燃性能。当疏水纳米纤维素、含羟基的二烯丙基醚、二异氰酸酯的质量比为1:1.25:0.95反应制得阻燃高强韧改性CNC，使之与聚丙烯复合后(阻燃高强韧改性CNC按照20重量份添加)，复合材料的拉伸强度可达34MPa以上，最大可达到37.1MPa；复合材料的弯曲强度可达38MPa以上，最大可达到43.2MPa；复合材料的冲击强度可达19kJ/m2以上，最大可达到23kJ/m2；复合材料的热变形温度可达70℃以上，最大可达到78℃；复合材料的接触角最大可达到111°；复合材料的垂直燃烧达到至少V-1阻燃级别，氧指数最大可达到32.4％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)使纳米纤维素表面接枝疏水剂获得疏水纳米纤维素，所述疏水剂为具有至少一个氨基官能团的硅烷；
(2)将所述疏水纳米纤维素与含羟基的二烯丙基醚化合物在二异氰酸酯的作用下进行加热反应获得阻燃高强韧改性纳米纤维素。
2.根据权利要求1所述的阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，其特征在于，所述纳米纤维素包括纤维素纳米晶、纤维素微晶、纤维素纳米纤维、细菌纳米纤维素中的一种或多种；
所述具有至少一个氨基官能团的硅烷选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种；
所述含羟基的二烯丙基醚化合物为丙三醇-Α,Α'-二烯丙基醚和/或2,2-双(烯丙氧基甲基)-1-丁醇；
所述二异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，其特征在于，所述疏水纳米纤维素、所述含羟基的二烯丙基醚化合物、所述二异氰酸酯的质量比为1:(1.1-1.25):(0.85-0.95)。
4.根据权利要求1所述的阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述加热反应的温度为140-145℃，滴加完所述二异氰酸酯后继续反应2-4h。
5.根据权利要求1所述的阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，其特征在于，步骤(1)中使纳米纤维素表面接枝疏水剂的过程是：将所述疏水剂在碱性条件下水解得到水解液，将所述水解液加入到纳米纤维素的乙醇分散液中于50-75℃下进行接枝反应24-32h，冷却后经多次醇洗、水洗后干燥即得到疏水纳米纤维素。
6.根据权利要求5所述的阻燃高强韧改性纳米纤维素的制备方法，其特征在于，所述水解液中所述疏水剂的质量浓度为3-5％，所述碱性条件的pH为8-10；所述纳米纤维素的乙醇分散液中纳米纤维素的质量浓度为5-10％；所述纳米纤维素与所述疏水剂的质量比为1:(1-5)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法获得阻燃高强韧改性纳米纤维素。
8.阻燃强韧平衡聚烯烃，其特征在于，按照重量份计包括如下组分：聚烯烃80-100份、根据权利要求1-6任一项所述制备方法获得阻燃高强韧改性纳米纤维素至少1份、有机过氧化物引发剂0.2-0.4份。
9.根据权利要求8所述的阻燃强韧平衡聚烯烃，其特征在于，所述聚烯烃为PE、PP、PB、TPX、热塑性弹性体中的一种或多种；所述有机过氧化物引发剂包括BPO、DCP、TMCH、DHBP、BIPB、TBPB、TBCP、DBPH、DTBP、双二五中的一种或多种。
10.根据权利要求8所述的阻燃强韧平衡聚烯烃，其特征在于，制备所述阻燃强韧平衡聚烯烃包括如下步骤：按照配方，将除去所述有机过氧化物引发剂的其它物料在至少150℃下进行熔融反应性共混至扭矩平衡，然后加入所述有机过氧化物引发剂后继续进行熔融反应性共混至扭矩平衡，造粒后得到阻燃强韧平衡聚烯烃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310562513.0A CN116515002A (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 阻燃高强韧改性纳米纤维素及其制备方法、阻燃强韧平衡聚烯烃 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310562513.0A CN116515002A (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 阻燃高强韧改性纳米纤维素及其制备方法、阻燃强韧平衡聚烯烃 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116515002A true CN116515002A (zh) | 2023-08-01 |
Family
ID=87397591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310562513.0A Pending CN116515002A (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 阻燃高强韧改性纳米纤维素及其制备方法、阻燃强韧平衡聚烯烃 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116515002A (zh) |
-
2023
- 2023-05-18 CN CN202310562513.0A patent/CN116515002A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112250924A (zh) | 一种环保回收高耐磨橡塑材料的配方及生产工艺 | |
| CN113621281B (zh) | 一种防水抗渗沥青涂料及其制备方法 | |
| CN105733109B (zh) | 氨基化淀粉基纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN114891183B (zh) | 一种水性聚氨酯改性淀粉分散液及其制备方法 | |
| CN116199961A (zh) | 一种耐高温抗腐蚀线束材料及其制备方法 | |
| CN111944176A (zh) | 一种用于包装的淀粉-植物基生物塑料片材及制备方法 | |
| CN114989603B (zh) | 一种低吸水率尼龙以及具有该低吸水率尼龙的电池密封圈 | |
| CN114015109A (zh) | 一种高熔体强度尼龙发泡材料的制备方法 | |
| CN113912942A (zh) | 一种环保无异味耐刮擦聚丙烯复合材料及其制备 | |
| CN115011102A (zh) | 一种自修复消磁聚氨酯类电缆料及其制备方法 | |
| CN112457539A (zh) | 一种高拉伸强度、耐腐蚀橡胶衬里材料的制备方法 | |
| KR101646271B1 (ko) | 개질 ｅｐｄｍ 고무 및 이를 이용한 엔진 마운트용 ｅｐｄｍ 고무 조성물 | |
| CN116515002A (zh) | 阻燃高强韧改性纳米纤维素及其制备方法、阻燃强韧平衡聚烯烃 | |
| CN116144187B (zh) | 一种聚乳酸复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN111574802A (zh) | 一种聚丙烯塑料粒子的制备方法 | |
| CN114957941B (zh) | 改性羧基丁腈橡胶增韧聚乳酸的功能性材料及其制备方法 | |
| CN115678407A (zh) | 一种含氮化碳的阻燃改性水性聚氨酯及其制备方法与应用 | |
| CN114213707B (zh) | 一种膨胀型阻燃剂、制备方法及其用途 | |
| CN115058079A (zh) | 一种阻燃聚丙烯的制备方法 | |
| CN115028986A (zh) | 电缆护套材料及制备方法 | |
| CN114213587A (zh) | 一种淀粉改性方法及其在可降解塑料的应用 | |
| KR101579478B1 (ko) | 난연효율이 우수한 고분자수지용 무기수산화물―실리카하이브리드 복합 난연제의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 복합난연제 | |
| CN116535826B (zh) | 一种固相增粘的高强度pbt和pet复合材料及其制备方法 | |
| CN112280255A (zh) | 一种具有高阻燃性能的pet薄膜 | |
| CN109401046A (zh) | 一种pp复合材料及其制备方法 |
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 |