本发明涉及醋酸纤维素材料，具体涉及一种强度高的醋酸纤维素材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、醋酸纤维素是纤维素的乙酸酯，纤维素分子中的羟基用醋酸酯化后得到的一种化学改性的天然高聚物，醋酸纤维主要分为两大类：二醋酸纤维和三醋酸纤维，其性能取决于乙酰化程度，即为纤维素的葡萄糖单元的羟基被乙酰基取代的的平均数量。二醋酸纤维素是醋酸纤维素经部分水解后形成，其酯化程度较三醋酸纤维素低。因此，受热性能不及三醋酸纤维素，染色性能优于三醋酸纤维素，吸湿率较三醋酸纤维素高。三醋酸纤维素不经水解，其酯化程度较高，因此，耐光耐热性强，染色性能较差，吸湿率(也称回潮率)较低。
2、当纤维素的取代度小于2.0时，熔融时分子的流动性会降低，生物降解性变差，并且熔融时醋酸纤维会在高温下碳化。二醋酸纤维素加工时，由于二醋酸纤维素的玻璃转化温度(tg)很高，其熔融加工温度甚至超过了降解温度(td)，因为玻璃化转变温度(tg)接近分解温度，所以加工处理的温度窗口很窄，导致加工能力有限，二醋酸纤维素在进行熔体流动之前就分解了，因此，降低二醋酸纤维素的玻璃转化温度(tg)和提高二醋酸纤维素的流动性非常重要。这种材料需要塑化以改善其热性能和拉伸性能。此外，二醋酸纤维素分子结构中含有大量极性很强的羟基，二醋酸纤维素的分子链间的氢键的作用强，熔融状态下的流动性差，在高温加工处理下，易发生碳化，容易分解，耐热性差。为了便于在熔融状态下提高二醋酸纤维素的流动性，在二醋酸纤维素加工时常添加一定量的增塑剂，在不同的应用中，通常增塑剂的添加量通常在15％至35％之间，常用的增塑剂有：脂肪酸酯类、邻苯酯类、柠檬酸酯类等，而增塑剂的类型与用量对二醋酸纤维素的耐热性能也有一定的影响。增塑剂的耐热性决定了其在高温下的稳定性，一旦增塑剂在高温下发生分解，二醋酸纤维素的耐热性也会变差，增塑剂的降解导致增塑剂和二醋酸纤维素的混合物的表面形成孔隙，从而加快了二醋酸纤维素的降解进程，原因是在混合物的表面产生大量的空洞，为二醋酸纤维素提供更大的比表面积或或为二醋酸纤维素提供快速降解的酸性环境，以此促进其降解。
3、如果增塑剂的加入量小，则塑化不顺利，并且在二醋酸纤维素切片的制造过程中可能会产生碳化物或者可加工性可能不顺利。如果增塑剂的加入量大，而增塑剂会使材料软化，过多的增塑剂会明显降低材料的模量和强度，则二醋酸纤维素的强度可能由于增塑剂大而降低。过量的增塑剂会从材料内部析出，降低材料的力学性能。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种强度高的醋酸纤维素材料，该强度高的醋酸纤维素材料是液晶体聚合物，机械强度高。
2、本发明的目的之二在于提供一种强度高的醋酸纤维素材料的制备方法，该方法步骤简单，能够工业化生产强度高的醋酸纤维素材料。
3、本发明的目的之三在于提供该强度高的醋酸纤维素材料的应用。
4、本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
5、一种强度高的醋酸纤维素材料，按照质量百分数计的原料包括：65％-75％的二醋酸纤维素接枝芳醚砜单马来酰亚胺、23％-33％的式1表示的化合物的环氧化烷基酯组合物、1％-2％的抗氧化剂；
6、式1
7、
8、在式1中，r1是含有一至三个环氧基的8至20个碳原子的烷基，r2是4、5或8至10个碳原子的烷基；
9、所述二醋酸纤维素接枝芳醚砜单马来酰亚胺为液晶聚合物，其中，所述芳醚砜单马来酰亚胺为液晶相。
10、进一步地，按照质量百分数计的原料包括：70％的二醋酸纤维素接枝芳醚砜单马来酰亚胺、28％的式1表示的化合物的环氧化烷基酯组合物、2％的抗氧化剂。
11、进一步地，所述抗氧化剂为四[亚甲基(3，5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷或三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
12、进一步地，式1中的r2选自丁基、戊基、2-乙基己基、异壬基和2-丙基庚基。
13、进一步地，所述二醋酸纤维素接枝芳醚砜单马来酰亚胺的制备方法包括以下步骤：
14、s1、芳醚砜二胺的合成及纯化：在装有搅拌器、分水器、温度计、n2通管的四颈瓶中加入对氨基苯酚、二氯二苯酚、二甲基亚砜、氢氧化钠及甲苯，在120℃～140℃下反应5h，反应后，蒸出甲苯，加入氢氧化钠至碱性，分离出沉淀，最后水洗，醇洗，干燥；
15、s2、二醋酸纤维素接枝芳醚砜二胺：将所述芳醚砜二胺加入溶解于环己酮中的二醋酸纤维素溶液中，进行反应，反应温度在70℃，反应30h，超声功率1050w，反应产物在冷甲醇中沉淀，过滤，用甲醇洗涤，得到所述二醋酸纤维素接枝芳醚砜二胺；
16、s3、二醋酸纤维素接枝芳醚砜单马来酰亚胺(sem)的合成：
17、在装有搅拌器、温度计、冷凝器的三颈瓶中，加入马来酸酐，溶于二甲基甲酰胺中，在搅拌作用下加入所述二醋酸纤维素接枝芳醚砜二胺(摩尔比2.2:1)，用冷水冷却，在10℃～25℃下反应1h，得到二醋酸纤维素接枝单马来酰胺酸，再加入对甲苯磺酸和甲苯，缓慢升温至120℃，反应4h，冷却至室温，在搅拌下倒入蒸馏水中，滤去褐色粘稠物，将滤液旋蒸，加入二甲基甲酰胺使其溶解并在水中沉淀，过滤，醇洗，干燥，得所述二醋酸纤维素接枝芳醚砜单马来酰亚胺。
18、进一步地，按照质量百分数计的原料还包括：1％-2％的液晶改性剂。
19、进一步地，所述液晶改性剂的制备方法包括以下步骤：
20、s1、4-(2-丙烯氧基)苯甲醛：将4-羟基苯甲醛(61.1g,0.5mol)、无水k2co3(82.8g,0.6mol)和二甲基甲酰胺溶液(250ml)分别加入500ml装有机械搅拌和回流冷凝器的三颈圆底烧瓶中，搅拌15min；将溶解于50ml二甲基甲酰胺溶液中的溴化烯丙基(72.6g,0.6mol)缓慢加入所述装有机械搅拌和回流冷凝器的三颈圆底烧瓶中，缓慢加入的时间为30min，混合物在氮气下回流24h；然后将得到的溶液倒入水中，用乙醚提取三次，并在无水mgso4上干燥，溶剂蒸发后，得到淡黄色油，得到所述4-(2-丙烯氧基)苯甲醛；
21、s1、二烯氧基偶氮亚胺：将芳香二胺和所述4-(2-丙烯氧基)苯甲醛按照摩尔比为1:2进行混合，混合物溶于二甲基甲酰胺溶液中，加入几滴醋酸，在80℃下加热，进行反应，反应完后，室温冷却，将得到的溶液倒入水中，过滤掉固体，用乙醇洗涤，真空干燥，得到所述液晶改性剂。
22、本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
23、一种强度高的醋酸纤维素材料的制造方法，包括以下步骤：
24、s1、芳醚砜二胺的合成及纯化：在装有搅拌器、分水器、温度计、n2通管的四颈瓶中加入对氨基苯酚、二氯二苯酚、二甲基亚砜、氢氧化钠及甲苯，在120℃～140℃下反应5h，反应后，蒸出甲苯，加入氢氧化钠至碱性，分离出沉淀，最后水洗，醇洗，干燥，备用；
25、s2、在室温下，按照配方量将二醋酸纤维素、式1表示的化合物的环氧化烷基酯组合物在高速机械搅拌机中混合2min，然后将混合物在70℃～90℃下的真空烘箱中干燥20～30h，得到塑化的混合物；
26、s3、将所述塑化的混合物加入超声双螺杆挤出机，然后往所述超声双螺杆挤出机中加入所述抗氧化剂，熔融的过程中加入所述芳醚砜二胺，进行反应，反应温度在70℃，反应30h，超声功率1050w，得到所述二醋酸纤维素接枝芳醚砜二胺；
27、s4、往所述超声双螺杆挤出机中加入所述马来酸酐，在搅拌作用下加入所述二醋酸纤维素接枝芳醚砜二胺(摩尔比2.2:1)，在10℃～25℃下反应1h，得到二醋酸纤维素接枝单马来酰胺酸，再加入对甲苯磺酸和甲苯，缓慢升温至120℃，反应4h，得到所述二醋酸纤维素接枝芳醚砜单马来酰亚胺，挤出后，冷却至室温，以产生颗粒形式，得到所述的一种强度高的醋酸纤维素材料。
28、进一步地，步骤s2中，混合物在70℃的真空烘箱中干燥24h。
29、本发明的目的之三在于提供一种强度高的醋酸纤维素材料的应用。
30、进一步地，所述的一种强度高的醋酸纤维素材料用于制造眼镜架、高级工具手柄。
31、相比现有技术，本发明的有益效果在于：
32、(1)本发明提供的一种强度高的醋酸纤维素材料，式1表示的化合物的环氧化烷基酯组合物作为增塑剂，具有好的热稳定性，能够提高对二醋酸纤维素的增塑效率，降低二醋酸纤维素的玻璃化转变温度(tg)，避免二醋酸纤维素因为流动性不足在加工处理过程中出现碳化；抗氧化剂能够防止二醋酸纤维素在双螺杆挤出机熔融加热过程中因高温引起的分解作用，提高强度高的二醋酸纤维素材料的热稳定性；二醋酸纤维素接枝芳醚砜单马来酰亚胺为液晶聚合物，其中芳醚砜单马来酰亚胺为液晶相，能提高强度高的醋酸纤维素材料的机械强度；芳醚砜二胺的氨基能和二醋酸纤维素的中吡喃葡萄糖环的乙酰基反应，从而接枝到二醋酸纤维素上；
33、(2)本发明提供的一种强度高的醋酸纤维素材料，还包括液晶改性剂，液晶改性剂能提升液晶聚合物网络的交联度，进一步地提升液晶聚合物地机械强度。
1.一种强度高的醋酸纤维素材料，其特征在于，按照质量百分数计的原料包括：65％-75％的二醋酸纤维素接枝芳醚砜单马来酰亚胺、23％-33％的式1表示的化合物的环氧化烷基酯组合物、1％-2％的抗氧化剂；
2.如权利要求1所述的一种强度高的醋酸纤维素材料，其特征在于，按照质量百分数计的原料包括：70％的二醋酸纤维素接枝芳醚砜单马来酰亚胺、28％的式1表示的化合物的环氧化烷基酯组合物、2％的抗氧化剂。
3.如权利要求1所述的一种强度高的醋酸纤维素材料，其特征在于，所述抗氧化剂为四[亚甲基(3，5-二叔丁基-4-羟基氢化肉桂酸酯)]甲烷或三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
4.如权利要求1所述的一种强度高的醋酸纤维素材料，其特征在于，式1中的r2选自丁基、戊基、2-乙基己基、异壬基和2-丙基庚基。
5.如权利要求1所述的一种强度高的醋酸纤维素材料，其特征在于，所述二醋酸纤维素接枝芳醚砜单马来酰亚胺的制备方法包括以下步骤：
6.如权利要求1所述的一种强度高的醋酸纤维素材料，其特征在于，按照质量百分数计的原料还包括：1％-2％的液晶改性剂。
7.如权利要求1所述的一种强度高的醋酸纤维素材料，其特征在于，所述液晶改性剂的制备方法包括以下步骤：
8.权利要求1-7任一项所述的一种强度高的醋酸纤维素材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.如权利要求8所述的一种强度高的醋酸纤维素材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，混合物在70℃的真空烘箱中干燥24h。
10.权利要求1～7任一项所述的一种强度高的醋酸纤维素材料的应用，其特征在于，所述的一种强度高的醋酸纤维素材料用于制造眼镜架、高级工具手柄。
