[发明专利]氨基化淀粉基纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氨基化淀粉基纳米复合材料及其制备方法，以重量份计，包括环氧化聚合物100份、氨基化淀粉纳米粒子2～40份、助交联剂0～3份和聚合物加工助剂3～25份；所述氨基化淀粉纳米粒子中淀粉的结构通式为：St‑R₀CH(R₁)‑R₂。本发明通过将氨基化淀粉纳米粒子与环氧化聚合物复合，一方面显著体现了淀粉纳米粒子对聚合物的纳米补强效应，赋予聚合物材料绿色环保特性；另一方面，氨基化淀粉纳米粒子在环氧化聚合物中充当交联剂的作用。本发明公开的氨基化淀粉基纳米复合材料制备方法简单、性能优异，可应用于各种橡胶、塑料、胶黏剂等制品。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料技术领域，具体涉及一种氨基化淀粉基纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

纳米淀粉具有来源广泛、可再生、无毒、可生物降解、生物相容性好及纳米粒子效应等众多优点，在纳米复合材料、生物医药、轻工、化工等领域有着重要的潜在应用价值，是纳米科技领域研究的热点之一。

橡胶材料，如乙烯醋酸乙烯酯橡胶、天然橡胶都需要经过补强才能发挥更大的应用价值。传统的橡胶补强剂主要有炭黑和二氧化硅，这两类补强剂的制备过程能耗高且不利于环境保护。天然淀粉作为一种环保型填料已经在绿色轮胎中得到应用【CN101787148A】，并且还可添加到热塑性塑料、大豆蛋白等聚合物中制备绿色环保复合材料。但是，天然淀粉粒径通常在几十微米以上，分子亲水性强、分子内和分子间氢键作用力强，导致淀粉在聚合物基体中分散困难，而且淀粉与聚合物基体(如橡胶)之间作用力弱。可见，淀粉在橡胶基体中主要作为惰性填料使用，严重影响了其补强效果。如何提高淀粉在橡胶基体中的分散、显著减小淀粉粒子的尺寸、提高淀粉粒子与橡胶基体之间的相互作用(尤其是化学键合)是提高淀粉补强橡胶性能的关键，也是亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种氨基化淀粉基纳米复合材料及其制备方法，以提高淀粉在聚合物基体中的分散、减小淀粉粒子的尺寸、提高淀粉粒子与聚合物基体之间的相互作用(尤其是化学键合)，从而提高淀粉补强聚合物的机械性能。

基于上述目的，本发明提供的氨基化淀粉基纳米复合材料，以重量份计，包括环氧化聚合物100份、氨基化淀粉纳米粒子2～40份、助交联剂0～3份和聚合物加工助剂3～25份；

所述氨基化淀粉纳米粒子的结构通式为：St-R₀CH(R₁)-R₂，其中，

St表示淀粉分子，

R₀为碳原子数为1～6的硅氧基和酯基中的一种，

R₁为氢原子、-C_nH_2nNH₂基团、C_nH_2nNHC_mH_2mNH₂基团和-C_nH_2nNHC_mH_2m+1基团中的一种，n，m，p为0～5中的整数；

R₂为-C_nH_2nNH₂基团、C_nH_2nNHC_mH_2mNH₂基团和-C_nH_2nNHC_mH_2mNH C_pH_2pNH₂基团中的一种，n，m，p为0～5中的整数。

在本发明的一些实施例中，所述环氧化聚合物为环氧化乙烯醋酸乙烯酯橡胶、环氧化天然橡胶、环氧树脂、环氧化聚烯烃和环氧化聚酯中的至少一种。