[發(fā)明專利]一種基于竹纖維功能性改良的生物質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211225877.1
• 申請日: 2022-10-09
• 公開（公告）號: CN115559117B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 洪工畫;屈慶;李蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 云南大學(xué)
• 主分類號: D06M13/50
• 分類號: D06M13/50;D06M11/83;D06M13/252;C08L67/02;C08L97/02;D06M101/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 黃明光

本發(fā)明提供了一種基于竹纖維功能性改良的生物質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法，屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在竹纖維表面引入單寧酸?三價鐵絡(luò)合物、植酸?三價鐵絡(luò)合物，在纖維表面構(gòu)筑了一個高度交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)竹纖維與PBS分子鏈間的機(jī)械互鎖作用，進(jìn)而改善竹纖維和PBS之間的界面結(jié)合性能和抗水性能。本發(fā)明利用單寧酸優(yōu)異的還原特性，通過原位還原的方式在竹纖維表面誘發(fā)銀納米粒子的生長。由于銀納米粒子是一種典型的納米金屬材料，具備導(dǎo)電、抗菌以及電磁屏蔽等特性，因此賦予了改性竹纖維優(yōu)異的導(dǎo)電性，所制備的生物質(zhì)復(fù)合材料表現(xiàn)出包含抗菌以及電磁屏蔽在內(nèi)的多功能特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功能材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于竹纖維功能性改良的生物質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，電子設(shè)備的廣泛使用促進(jìn)了通信的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高，然而電子設(shè)備在使用過程中產(chǎn)生的電磁波常常會產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾，不僅會對輸電線路、電機(jī)、雷達(dá)、微波、家用電器、電信網(wǎng)的使用造成干擾，而且還會嚴(yán)重危害人類的健康。為了電子設(shè)備的安全使用以及保護(hù)人類的身體健康，制備可以屏蔽電磁波干擾的電磁屏蔽材料的需求日益增大。然而，傳統(tǒng)的電磁屏蔽材料主要為金屬類材料，該類材料不僅密度、質(zhì)量大，在使用過程中由于電磁波反射造成的二次污染還會給環(huán)境帶來嚴(yán)重的危害，因此，制備出一種質(zhì)輕、廉價、環(huán)保的吸波型電磁屏蔽材料意義重大，尤其是對于“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)更具深遠(yuǎn)意義。

由竹纖維和生物質(zhì)聚合物-聚丁二酸丁二醇酯(PBS)融合而得的復(fù)合材料具有密度低、成本低、易于加工、可回收、可再生和生物降解的優(yōu)點，目前已成為可代替?zhèn)鹘y(tǒng)石油基產(chǎn)品、能有效緩解能源短缺困境的一類炙手可熱的綠色材料。生物質(zhì)復(fù)合材料的出現(xiàn)，為制備環(huán)保、廉價和高性能吸波型電磁屏蔽材料提供了新思路。然而，極性親水竹纖維和非極性疏水PBS基質(zhì)間較弱界面相容性造成的較差力學(xué)性能以及較強(qiáng)吸水性能，阻礙了其作為功能材料的進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種改性竹纖維及其制備方法、生物質(zhì)復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明提供的改性竹纖維與PBS之間具有良好的界面相容性，得到的生物質(zhì)復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能和抗水性能。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種改性竹纖維的制備方法，包括以下步驟：

(1)將竹纖維置于含單寧酸和三價鐵離子的第一混合溶液中，進(jìn)行第一自組裝，在所述竹纖維表面形成單寧酸-三價鐵絡(luò)合物層，得到第一竹纖維；

(2)將所述第一竹纖維在含植酸和三價鐵離子的第二混合溶液中進(jìn)行第二自組裝，在所述第一竹纖維表面形成植酸-三價鐵絡(luò)合物層，得到第二竹纖維；

將所述第二竹纖維交替進(jìn)行所述步驟(1)和步驟(2)，進(jìn)行層層自組裝，得到改性竹纖維；所述自組裝的總層數(shù)至少為3層。

優(yōu)選的，步驟(1)中，所述第一混合溶液中單寧酸的濃度為2.0～2.5mg/mL；所述第一混合溶液中單寧酸與三價鐵離子的摩爾比為1：2～4；所述竹纖維在第一混合溶液中的濃度為0.01～0.1g/mL。

優(yōu)選的，步驟(2)中，所述第二混合溶液由向第一自組裝后的第一混合溶液中加入植酸和三價鐵鹽得到；所述植酸的體積為所述第一混合溶液體積的4～10％；所述三價鐵鹽按照在所述第一混合溶液中的濃度為4.0～10.0mg/mL添加。

優(yōu)選的，所述自組裝的最后一層為單寧酸-三價鐵絡(luò)合物層，完成層層自組裝后，還包括將所得負(fù)載自組裝涂層的竹纖維和銀溶液混合，在紫外光照條件下進(jìn)行還原反應(yīng)，在竹纖維表面原位形成銀納米粒子。

優(yōu)選的，在竹纖維表面原位形成銀納米粒子后，還包括將所得負(fù)載銀納米粒子的竹纖維置于十八硫醇的乙醇溶液中，進(jìn)行疏水改性。