开发能够使纸浆进行纳米原纤化和熔融复合的连续工艺

Katsuhito Suzuki bull; Hiroaki Okumura

Kazuo Kitagawa bull; Shinji Sato

Antonio Norio Nakagaito bull; Hiroyuki Yano

收到：2012年8月20日/接受：2012年12月1日/在线发布：2012年12月15日

copy;施普林格科学 商业媒体Dordrecht 2012

摘要：微纤维化纤维素（MFC）是一种主要由纳米原纤维组成的机械性纤维化纸浆，由于其高弹性模量和强度而成为极具吸引力的材料。尽管有很多研究由于已经在MFC和聚丙烯（PP）的复合材料上完成了生产，因此很难在工业水平上生产这种复合材料，因为在这种复合材料中使用MFC不仅困难，而且与极性（可通过增容剂改善），还面临着使组分均匀混合的挑战，以及纤维素的低温稳定性可能会在加工过程中引起问题。我们开发了一种新的加工方法，可以使纸浆连续微纤化并与PP熔融混合。通过将未干燥的牛皮纸浆和PP粉末状粉末用作原料，通过双螺杆挤出机进行捏合来获得MFC。扫描电子显微镜显示，纳米级至亚微米级的宽纤维缠绕在粉末状的PP中。MFC在熔融混合过程中没有聚集，在此期间水分蒸发了。马来酸酐聚丙烯（MAPP）被用作增容剂，以增强MFC的极性羟基与非极性PP之间的界面粘合力。我们研究了MAPP含量对复合材料力学性能的影响，通过添加MAPP可以极大地改善复合材料的力学性能。针叶未漂白 牛皮纸浆（NUKP）衍生的MFC复合材料比针叶漂白牛皮纸浆（NBKP）衍生的MFC复合材料具有更好的机械性能。注塑NUKP衍生的MFC复合材料具有良好的机械和热性能。50 wt％MFC复合材料的拉伸模量是纯PP的两倍，拉伸强度是纯PP的1.5倍。热变形温度为50 wt％在1.82 MPa弯曲载荷下，MFC含量复合材料从69℃ 升高到122℃，增加了53°C。这种新开发的使用粉 末树脂的连续工艺具有在工业水平上应用的潜力。

关键词：微纤化纤维素、聚丙烯、复合材料、力学性能

铃木（＆）

东京都江东区Shinonome王子制纸株式会社先进技术实验室135-8558，