[发明专利]热塑性魔芋葡甘聚糖/氧化石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料及其制备方法，涉及一种热塑性魔芋葡甘聚糖/氧化石墨烯复合材料及其制备方法。本发明提供的热塑性魔芋葡甘聚糖/氧化石墨烯复合材料具有优良的吸附性、热稳定性和机械韧性，并且可生物降解、可再生、对环境无污染，可作为阻燃材料、结构材料、吸附材料广泛应用于化工、医药、环保、机建等领域。 

背景技术

全球每年生产超过2亿吨塑料供人们消费。合成高分子材料以其优良的耐久性、抗介质性、高强度及易于加工等优良性能而成为工业生产和日常生活中不可缺少的部分，但是随着高分子化工的主要原料石油、煤炭等化石资源的日益枯竭，导致石油煤炭价格飞涨，而且传统的非降解性高分子材料废弃物日益增多，造成极大的环境污染，直接威胁到人类的可持续发展。为了实现世界经济的可持续发展，国内外的相关研究前沿之一是利用清洁生产技术将可再生的生物资源、改性、合成满足使用要求的环境友好新性高分子材料，以减少对环境的污染和对资源无限开发。为此，利用基于可再生资源的环境友好性天然高分子新材料制备日益受到重视。 

魔芋葡甘聚糖是一种天然高分子多糖，其分子中包含葡萄糖和甘露糖，以β-1,4-糖苷键连接，同时还存在乙酰基团。作为一种可再生天然资源，魔芋葡甘聚糖来源充足，可生物降解，具有亲水性、凝胶性、成膜性、抗菌性、低热值性等多种特性和一些特殊的生理功能，以及化学可修饰的官能团，可广泛应用于食品、医药、化工以及生物领域。热塑性魔芋葡甘聚糖是一种经过由魔芋葡甘聚糖及各种有机单体自由基聚合，接枝，交联等化学方法获得的一种可完全生物降解的可热塑性材料，有很强的疏水性，可以和无机与有机分子结合，形成一种新性复合材料，为替代石油化工塑料提供了新的思路，拥有广阔的应用前景。但是由于热塑性魔芋葡甘聚糖综合力学性能较差，限制了其应用。 

氧化石墨烯是石墨烯的一种重要的派生物，也被称为功能化的石墨烯，它的结构与石墨烯大体相同，只是在二维基面上连有一些官能团,主要是一些含氧官能团，如羟基、羧基、环氧基和羰基等许多活性功能基团，其中羟基和环氧官能团主要位于石墨的基面上，而羧基、氧基和羰基则处在石墨烯的边缘处，这使得它可以和其他一些高分子化合物能够结合成新性复合材料。因此，把氧化石墨烯作为一种无机分子填入有机高分子中，可以改进高分子材料的导热、导电和力学性，提高了复合材料的耐热稳定性、耐化学性和机械性能，为复合材料提供了更为广阔的应用领域。目前，随着机械剥离制备氧化石墨烯技术的成熟运用，人们已实现了氧化石墨烯/高分子纳米复合材料的合成，制备方法主要有共混法、溶胶－凝胶法、插层法和原位聚合法。常用的高分子基体有聚苯乙烯，聚苯胺，聚丙烯酞，聚乙烯醇等，但由于聚合高分子降解较难，导致复合材料的环境友好型较差。 

现有技术中，尚未见有关热塑性魔芋葡甘聚糖/氧化石墨烯复合材料的文献报道。 

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种热塑性魔芋葡甘聚糖/氧化石墨烯复合材料及其制备方法。本发明以天然高分子魔芋葡甘聚糖为原料，加入新性无机材料氧化石墨烯，获得一种复合新材料，该复合材料具有优良的吸附性、热稳定性与机械韧性，而且可生物降解、可再生，对环境无污染，在挤塑、吹塑、注塑和发泡过程中加工性能良好，可广泛应用于化工、医药、环保、机建等领域。 

本发明的内容是：一种热塑性魔芋葡甘聚糖/氧化石墨烯复合材料，其特征是：组分和重量份组成为：热塑性魔芋葡甘聚糖1～99份、氧化石墨烯0.001～2份、交联剂0～10份、以及增塑剂0～10份。 

本发明的内容中：所述组分和重量份组成较好的为：热塑性魔芋葡甘聚糖1～99份、氧化石墨烯0.001～2份、交联剂0.5～10份、以及增塑剂0.5～10份。 

本发明的内容中：所述热塑性魔芋葡甘聚糖的制备方法可以是：按重量份配比将100份魔芋精粉溶胀于体积百分比浓度为40%的乙醇水溶液500份中，加入2份 NaOH后搅拌（溶解），混合均匀；在70℃的温度下进行（脱乙酰基）反应4小时；过滤、固体物用乙醇或/和水洗涤2～5次（至中性，即洗涤后的洗涤液的pH为6.5～7.5），然后在40℃干燥24小时后再溶胀于500份水中；再加入过硫酸铵5份、丙烯酸甲酯50份和乙酸乙烯酯50份，在70℃的温度下进行（接枝共聚）反应5小时；过滤，固体物用乙醇或/和水洗涤2～5次，在40℃干燥24小时，即制得热塑性魔芋葡甘聚糖；该热塑性魔芋葡甘聚糖的制备或获取方法也可以是现有技术中的其它方法。