[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

说明书

本发明公开了一种质轻生物质纤维基纳米复合材料及其制备方法，涉及纳米材料技术领域。本发明制备的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，采用溶液插层法竹浆纤维插层到纳米蒙脱土片层结构中，破坏片层结构，将竹浆纤维和蒙脱土有机结合，增强蒙脱土吸附性，再将插层蒙脱土进行氟化处理，降低插层蒙脱土的亲水性，同时降低了复合材料的质量；环氧聚合物与氟化后的插层蒙脱土复合后，再次进行氟化，环氧聚合物和插层蒙脱土界面处形成碳氟层，将环氧聚合物和插层蒙脱土紧密连接，增强了复合材料的吸附性。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体为一种质轻生物质纤维基纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

蒙脱土与具有良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料行业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能。在聚合物中的应用可以在聚合物时添加，也可以在熔融时共混添。

作为吸附材料时，单一的蒙脱土吸附材料并不强，与聚合物的结合能力也较差，因此本发明先将纳米蒙脱土与生物质结合，再与聚合物结合，制备得到具有较强吸附性能的纳米复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种质轻生物质纤维基纳米复合材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种质轻生物质纤维基纳米复合材料，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，所述一种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。

优选的，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。

优选的，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。