[发明专利]一种质轻生物质纤维基纳米复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种质轻生物质纤维基纳米复合材料，其特征在于，所述质轻生物质纤维基纳米复合材料是将插层蒙脱土氟化后，与环氧聚合物混合再次进行氟化制得。

2.根据权利要求1所述的一种质轻生物质纤维基纳米复合材料，其特征在于，所述插层蒙脱土是采用溶液插层法竹浆纤维插层到纳米蒙脱土片层结构中制得。

3.根据权利要求1所述的一种质轻生物质纤维基纳米复合材料，其特征在于，所述环氧聚合物是向苯基三甲氧基硅烷上引入环氧基后与环氧树脂反应聚合制得。

4.一种质轻生物质纤维基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述质轻生物质纤维基纳米复合材料的制备方法，包括以下具体步骤：

(1)将预处理的竹浆纤维与质量分数为2～4％的氢氧化钠溶液按质量比1:20～1:30混合，在50～100rpm下磁力搅拌30～50min后，制得悬浮液；将纳米蒙脱土与去离子水按质量比1:20～1:30混合，搅拌均匀后以3～5ml/min的速率加入纳米蒙脱土质量10～20倍的悬浮液，在50～100rpm下搅拌升温，然后在6000rpn下离心5～8min，再用去离子水洗涤3～5次，并在105～115℃下烘干6～8h，最后研磨并过200目筛，制得插层蒙脱土坯料；

(2)将插层蒙脱土坯料置于充满氟气和氮气混合气体的密闭容器中，氟化0.5～2h，制得插层蒙脱土；

(3)将环氧树脂E-51油浴加热至90～93℃，再加入环氧树脂E-51质量0.004～0.006倍的二月桂酸二丁锡，在200～400rpm下搅拌，并加入环氧树脂E-51质量0.05～0.15倍的环氧苯基三甲氧基硅烷，继续搅拌反应4～6h，制得环氧聚合物；

(4)将插层蒙脱土与环氧聚合物混合，升温至110～130℃，搅拌均匀后保温反应5～8h，冷却至室温后，转移至充满氟气和氮气混合气体的密闭容器中，氟化0.5～2h，制得质轻生物质纤维基纳米复合材料。

5.根据权利要求4所述的一种质轻生物质纤维基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中：预处理竹浆纤维的过程为：将竹浆纤维、质量分数为2～4％的氢氧化钠溶液和质量分数为2～4％的硫酸钠溶液按质量比1:2:2～1:3:3混合，升温至80～100℃，保温1.5～3h，冷却至室温捞出，用去离子水洗涤5～8次并干燥。

6.根据权利要求4所述的一种质轻生物质纤维基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)(4)中：混合气体中的氟气和氮气的体积比为3:1～5:1。

7.根据权利要求4所述的一种质轻生物质纤维基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(3)中：环氧苯基三甲氧基硅烷的制备方法为：将苯基三甲氧基硅烷、甲醇、二甲基二甲氧基硅烷、去离子水和质量分数为1～3％的盐酸按质量比11:0.3:0.6:2:1～14:0.4:0.8:3:2混合，升温至90～110℃，在40～80rpm下回流反应4～6h，加入苯基三甲氧基硅烷质量0.23～0.26倍的3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲基硅烷，继续反应0.5～1h，再加入苯基三甲氧基硅烷质量0.04～0.06倍的质量分数为1～3％的盐酸，继续反应5～8h，蒸馏2～3h，再加入苯基三甲氧基硅烷质量0.4～0.8倍的三氟甲磺酸，继续反应5～8h，最后蒸馏2h，制得环氧苯基三甲氧基硅烷。

8.根据权利要求4所述的一种质轻生物质纤维基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，上述步骤(4)中：插层蒙脱土与环氧聚合物的质量比为1:15～1:30。