一种动态亚胺型植物纤维改性材料及其制备方法

本发明涉及可重复热加工植物纤维改性材料的，具体涉及一种动态亚胺型植物纤维改性材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着对不可再生资源(石油、天然气)的不断消耗，以及石油基聚合物所带来的环境污染问题的日益严重，使得人们更加重视那些可再生的、环境友好的、可降解的、非石油基的材料的开发。而天然植物纤维是自然界储量最为丰富的可再生资源，以其为原料制备环境友好的新材料，不仅可以减少对化石资源的依赖，而且可以促进植物资源的综合利用。

2、如果植物纤维可以像塑料一样进行重复热加工且具备较高的强度，替代部分的石油基塑料，便可以有效的缓解资源枯竭和环境污染问题。但是，基于纤维素结晶度高、致密的氢键网络、分子间/内作用力强的聚集态结构特点，导致其分子链的运动受阻，造成植物纤维的熔融温度远高于热分解温度，从而使得植物纤维难以进行熔融热加工，严重限制了植物纤维的应用。

3、常见的改善植物纤维加工性能的方法主要是通过酯化反应、醚化反应等热塑化改性，使用体积大且相互作用小的官能团接枝在纤维素分子链上，破坏植物纤维内部的氢键网络和晶区结构，削弱分子链间的相互作用力，从而促进分子链的运动，制备热塑性材料。然而，采用酯化、醚化反应的热塑化改性方法，严重破坏了植物纤维内部的氢键网络和晶区结构，使得制备出来的材料力学性能较低，严重限制了其应用场景；另外，要实现植物纤维的热塑化加工，其较高的反应程度会导致成本的增加和得率的降低。

4、因此，如何得到一种条件温度、方法高效且产物得率高、力学性能好的植物纤维改性处理方法，是目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种动态亚胺型植物纤维改性材料及其制备方法，以解决目前改性植物纤维产物得率不高、力学性能差的技术问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种动态亚胺型植物纤维改性材料的制备方法，包括以下步骤：

4、1)对植物纤维进行预处理，得到预处理的植物纤维；

5、2)将预处理的植物纤维分散于水中，之后加入高碘酸盐进行氧化开环反应，得到氧化植物纤维；

6、3)将氧化植物纤维与二胺混合于无水乙醇中进行胺化反应，得到动态亚胺型植物纤维改性材料。

7、进一步的，所述步骤1)中，植物纤维预处理的方法包括研磨、高剪切均质和蒸汽爆破中的一种或几种；

8、所述植物纤维包含麻类、秸秆和竹类植物中的一种或几种。

9、进一步的，所述步骤2)中，预处理的植物纤维与水的质量比为0.1～10：100。

10、进一步的，所述步骤2)中，高碘酸盐与预处理的植物纤维的质量比为0.1～2：1。

11、进一步的，所述步骤2)中，氧化开环反应的温度为20～80℃、反应的时间为1～8h。

12、进一步的，所述步骤3)中，二胺包含1,4-丁二胺、1,6-己二胺、1,8-辛二胺、1,10-二氨基癸烷和1,12-二氨基十二烷中的一种或几种。

13、进一步的，所述步骤3)中，二胺中的胺基与氧化植物纤维中的醛基的摩尔比为0.6～1.6：1。

14、进一步的，所述步骤3)中，氧化植物纤维与无水乙醇的质量比为0.1～10：100。

15、进一步的，所述步骤3)中，胺化反应的温度为20～80℃、反应的时间为1～48h。

16、本发明还提供了一种动态亚胺型植物纤维改性材料。

17、本发明的有益效果：

18、1)本发明方法实现了植物纤维的全组分利用，产物能够直接热压成型；解交联后能够实现重复加工。

19、2)本发明方法以水和无水乙醇作为反应介质，且反应条件温和，对环境无污染。

20、3)本发明方法所用试剂能够循环再生。

21、4)本发明方法的最终产物得率高，材料力学性能好。

22、5)本发明方法操作简单，原材料丰富且价格低，易于工业化生产应用。

技术特征：

1.一种动态亚胺型植物纤维改性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的动态亚胺型植物纤维改性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，植物纤维预处理的方法包括研磨、高剪切均质和蒸汽爆破中的一种或几种；

3.根据权利要求1或2所述的动态亚胺型植物纤维改性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，预处理的植物纤维与水的质量比为0.1～10：100。

4.根据权利要求3所述的动态亚胺型植物纤维改性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，高碘酸盐与预处理的植物纤维的质量比为0.1～2：1。

5.根据权利要求4所述动态亚胺型植物纤维改性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，氧化开环反应的温度为20～80℃、反应的时间为1～8h。

6.根据权利要求1或2或4所述的动态亚胺型植物纤维改性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，二胺包含1,4-丁二胺、1,6-己二胺、1,8-辛二胺、1,10-二氨基癸烷和1,12-二氨基十二烷中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述动态亚胺型植物纤维改性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，二胺中的胺基与氧化植物纤维中的醛基的摩尔比为0.6～1.6：1。

8.根据权利要求1或2或7所述动态亚胺型植物纤维改性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，氧化植物纤维与无水乙醇的质量比为0.1～10：100。

9.根据权利要求8所述动态亚胺型植物纤维改性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，胺化反应的温度为20～80℃、反应的时间为1～48h。

10.权利要求1～9任意一项所述的制备方法得到的动态亚胺型植物纤维改性材料。

技术总结
本发明提供了一种动态亚胺型植物纤维改性材料及其制备方法，属于可重复热加工植物纤维改性材料的技术领域。该方法包括以下步骤：1)对植物纤维进行预处理，得到预处理的植物纤维；2)将预处理的植物纤维分散于水中，之后加入高碘酸盐进行氧化开环反应，得到氧化植物纤维；3)将氧化植物纤维与二胺混合于无水乙醇中进行胺化反应，得到动态亚胺型植物纤维改性材料。本发明的动态亚胺型植物纤维改性材料为全组分植物纤维，具备良好的力学性能，可根据动态亚胺可逆键实现植物纤维改性材料的重复加工成型。

技术研发人员：冯彦洪,陈帅杰,刘光亮,雷波
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15