一種含功能結構的綠色環保改性麻纖維及其製備方法
2023-10-06 22:25:04 1
專利名稱：一種含功能結構的綠色環保改性麻纖維及其製備方法
技術領域：
本發明屬新材料學科領域，特別是一種改性天然麻纖維及其製備方法。 技術背景隨著國際能源的日益緊缺、能源價格的不斷攀升和環保壓力越來越大，各國政府對環境友好、可回收材料的研究與應用開發越來越重視。天然生物麻纖維/聚合物複合材料是一種滿足節能、環保、可回收等要求的新材料。天然生物麻纖維包括薴麻、亞麻、劍麻、 紅麻等低成本生物質材料。生物質天然麻纖維相對於E-玻璃纖維、人造碳纖維與熱塑性樹脂形成的複合材料而言，不僅在環境友好和可回收利用方面具有優勢，而且來源廣泛、重量輕，比強度高，有吸能性。可望應用於交通運輸、建築和辦公家具等行業。然而，由於天然生物麻纖維表面結構存在缺陷和雜質問題，而且具有較強的極性，它與聚合物界面相容性差， 導致麻纖維/聚合物材料力學性能不佳和性能不穩定。另一方面，麻纖維阻燃性較差，與聚合物複合形成的材料的抗燃燒性有待提高。可是現有的麻纖維改性處理未能很好解決這一技術難題，纖維改性處理效果有待提高。因此，本發明通過在天然麻纖維表面構建改性功能結構，成功研發出了一種綠色環保改性麻纖維材料及其製備方法。該種麻纖維材料製備方法簡單易行，成本低，可實現規模化，且無汙染，環境友好。可在車輛、建築、飛機和日常辦公用品等產業領域中獲得廣泛應用，產生良好的經濟和社會效益。
發明內容
本發明的目的在於針對現有天然生物麻纖維存在的不足，如麻纖維存在表細結構缺陷和雜質相、麻纖維具有極性和阻燃性較差，與聚合物界面相容性差，最終導致天然生物麻纖維/聚合物複合材料力學性能不高、抗燃燒性差和性能不穩定等問題。本發明經科學設計和創新，成功研製出了一種綠色環保改性麻纖維新材料及其製備方法。發明的改性麻纖維具有含稀土-聚矽氧烷功能結構的結構特徵。該結構特徵具有疏水性和阻燃性，使得麻纖維表面特性得以改變，麻纖維表面無雜質相，表面極性和親水性大大降低，可與疏水性的聚合物材料很好地相容，從而可望解決天然生物麻纖維/聚合物複合材料現存問題。發明的麻纖維製備方法操作簡單、可規模化、綠色環保且易於控制。本發明的一種綠色環保改性麻纖維是在天然麻纖維主要成分纖維素分子表面構建有式I所示的稀土-聚矽氧烷功能結構，
權利要求
1.一種含功能結構的綠色環保改性麻纖維，在天然麻纖維主要成分纖維素分子表面構建有式I所示的稀土-聚矽氧烷功能結構，
2.根據權利要求1所述的綠色環保改性麻纖維，是將天然麻纖維先後經稀土鑭化合物溶液和矽油乳液超聲振蕩浸泡處理後，自然晾乾或乾燥處理得到。
3.根據權利要求2所述的綠色環保改性麻纖維，矽油乳液中的-O-Si-鏈數目η= 6-20。
4.根據權利要求1-3任一項所述的綠色環保改性麻纖維，天然麻纖維是劍麻、薴麻、紅麻、黃麻、亞麻等中任一種。
5.一種含功能結構的綠色環保改性麻纖維的製備方法，將天然麻纖維先在稀土鑭化合物溶液中超聲振蕩浸泡處理後，再在矽油乳液中超聲振蕩浸泡處理，將經過以上處理的改性天然麻纖維自然晾乾或在真空乾燥，即得。
6.根據權利要求5所述的製備方法，所述的稀土鑭化合物溶液中超聲浸泡處理條件是超聲振蕩加熱浴，溫度60-80°C下，時間1-2小時。
7.根據權利要求6所述的製備方法，所述的稀土鑭化合物溶液的質量百分比濃度為 0. 1% -0. 5% ；所述的稀土鑭化合物是氯化鑭、硝酸鑭中任一種。
8.根據權利要求5-7任一項所述的製備方法，所述的矽油乳液的超聲振蕩浸泡處理是指將經過稀土鑭化合物溶液浸泡處理的天然麻纖維放入矽油乳液中，在75 85°C下超聲振蕩條件下反應2-4小時。
9.根據權利要求8所述的製備方法，所述的矽油乳液是由矽油分子、乳化劑和分散劑所構成的混合液。
10.根據權利要求9所述的製備方法，矽油分子包括氨基矽油和環氧矽油之任一種， 且-O-Si-鏈數目 η = 6-20。
全文摘要
本發明涉及一種含稀土-聚矽氧烷功能結構的綠色環保改性麻纖維及其製備方法。該類材料是天然麻纖維經稀土鑭離子和矽油分子共作用製得的一種新型麻纖維材料。本發明的改性麻纖維表面無雜質相，並且因含具有疏水性和阻燃性的稀土鑭離子-聚矽氧烷分子鏈，表面極性和親水性得以改變，可與疏水性的聚合物材料很好地相容。這種改性麻纖維不僅性能優異，而且還具有綠色環保、可回收的優勢特點，可望進一步與聚合物複合獲得力學性能優異、環境友好、無毒害和抗燃燒的麻纖維/聚合物綠色環保新材料，廣泛地應用於汽車、輕軌、高鐵、辦公家具、建築等行業。含稀土-聚矽氧烷功能結構的麻纖維製備方法操作簡單、可規模化、綠色環保且易於控制。
文檔編號D06M101/06GK102251386SQ20111008057
公開日2011年11月23日 申請日期2011年3月31日 優先權日2011年3月31日
發明者陳明思 申請人:陳明思