本发明涉及涂层材料技术领域，具体涉及一种环保帐篷涂层材料及其制备方法。
背景技术：
户外去野营，帐篷是必须装备，帐篷必须具体有遮阳、通风、防风、防雨、保暖等多重户外功能，户外帐篷必须适应各种天气环境，因此对企业生产出的帐篷具有更高的要求，现有的帐篷需要在帐篷的基布上添加多种涂层以增强帐篷自身的功能，使生产出的帐篷更加具有实用性，能够具有有效的遮阳、通风、防风、防雨、保暖的功能。目前涂层常用的材料有pva、pu等，但这类材料的功能比较单一，物理性能较差，长时间使用后涂层容易发生脱落、变形等问题，并且涂层材料一般无法自然降解，容易对自然环境造成危害。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种物理性能优异、环保可降解的帐篷涂层材料及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种环保帐篷涂层材料，由以下重量份的原料组成：
纤维素接枝聚合物40-50份、淀粉20-30份、石墨粉5-10份、固化剂5-10份、增强纤维2-5份、氧化铝颗粒2-5份、偶联剂2-5份、聚苯醚微粉2-5份。
帐篷涂层材料的制备方法为：准确称取配方中的原料，加入自动混合机中混合，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min；混合原料依次经过挤出机的熔融挤出、压片机的压片破碎、粉碎机的微粉碎以及旋转筛的筛粉、混合包装成产品。
所述纤维素接枝聚合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水溶性维生素衍生物加入到去离子水中，40℃搅拌至完全溶解；
(2)在保护气体的作用下，向步骤1中的溶液加入氧化还原引发剂，40℃搅拌10-15min，再加入接枝单体升温至85-90℃，搅拌1-2h，降温至70-75℃，加入催化剂继续搅拌1-2h；
(3)向步骤2中反应体系加入链终止剂终止反应，冷却至室温并超声搅拌10-20min后，用去离子水和无水乙醇分别离心洗涤，然后真空干燥，即得到纤维素接枝聚合物。
所述水溶性维生素衍生物、氧化还原引发剂、接枝单体、催化剂、链终止剂的质量比为40-50：1-5：100-200：1-5：1-5。
所述水溶性维生素衍生物选自羟甲基纤维素或羟丙基纤维素。
所述保护气体选自氮气或氩气。
所述氧化还原引发剂为过硫酸钾/硫代硫酸钠。
所述接枝单体为丙烯酰胺和顺丁烯二酸和混合物，质量比为1：0.6-0.8，经多次试验验证，该混合单体比单一单体的接枝效率要高，且该质量比下混合单体的效率最高。
所述链终止剂为对苯二酚。
所述催化剂为n,n-二甲基甲酰胺。
所述超声搅拌的功率为300-500w，搅拌速度300-400r/min。
所述石墨粉的改性方法为：向石墨粉中加入干冰，搅拌混合，接着将该混合物置于液氮体系中，将石墨粉和干冰的混合物搅拌30-40min，然后静置5-10min，在搅拌30-40min，接着将石墨粉和干冰的混合物置于20-40℃的环境下静置30-60min，待干冰升华留下石墨粉；再向石墨粉中加入浓度为90％的乙醇溶液，加热至回流状态保温搅拌0.5-1h，加入阳离子表面活性剂ctab、助表面活性剂正戊醇，继续保温搅拌1-2h，趁热过滤，滤饼送入烘干箱中，80-90℃烘干2-3h；最后送入纳米研磨仪中研磨成粉，即得到改性石墨粉。
所述石墨粉、干冰、90％乙醇溶液、ctab、正戊醇的质量比为10-15：10-15：20-40：1-5：1-5。
所述固化剂选自间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基矾中的一种。
所述增强纤维选自碳纤维或玻璃纤维，增强纤维能显著增强涂层整体的强度和韧性，纤维单丝直径为10-50μm，长度在15-18μm时，涂层在耐大颗粒冲击的工况下，其作用尤为显著。
所述氧化铝颗粒的粒径为10-50nm，该粒径下的氧化铝颗粒能增强涂层的柔软性和抗折叠性，提高涂层的使用寿命。
所述偶联剂为钛酸酯偶联剂。
所述聚苯醚微粉的粒径为10-20μm，聚苯醚微粉无毒、透明、相对密度小，具有优良的机械强度、抗蠕变性、耐热性、耐水性、耐水蒸汽性、尺寸稳定性，能够显著降低涂层中的孔隙率，提高涂层的密实度，从而使涂层的抗冲击和抗剥落能力显著提高。
本发明的有益效果是：
(1)在氧化还原引发剂的作用下，维生素衍生物发生均裂，生成了大分子的自由基，然后结合接枝单体、催化剂，发生了维生素衍生物的原位接枝共聚，聚合后的纤维素衍生物保留了纤维素的结构同时赋予其良好的流动性，使之更易与无机增强材料相结合，提高涂层的拉伸、挤压等物理性能，同时也容易被土壤中的微生物所分解，对环境无污染，是一种高效、绿色的涂层原料；
(2)石墨粉可以增强涂层的耐热稳定性，同时可以起到润滑作用，提高有机材料和无机化合物之间的亲和溶解性，降低它们之间的摩擦阻力，提升涂层的拉伸性能；利用干冰能迅速产生大量气体的特性对石墨分子进行改性，扩大了石墨分子间的间距，提高了石墨的吸附性能，再经过ctab、正戊醇的搅拌吸附，使得石墨能够吸附、聚集土壤中的微生物，同时增强微生物的生物活性和降解速率；
(3)增强纤维和氧化铝颗粒的加入可以显著提升涂层的强度和韧性，提高涂层的使用寿命，尤其增强纤维单丝直径为15-18μm、氧化铝颗粒的粒径为10-50nm时效果最为显著；
(4)本发明配方中的有机原料均可通过微生物所降解，对环境无污染，同时配方中的无机物对环境也是无毒无害，产品原料来源广泛、价格低廉，极大地降低了涂层材料的成本，整个工艺流程高效、环保。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
纤维素接枝聚合物的制备：
(1)将40g重均分子量80000、摩尔取代度为3.5的羟丙基纤维素加入到去离子水中，40℃搅拌至完全溶解；
(2)在氮气的保护下，向步骤1中的溶液加入1g过硫酸钾、1g硫代硫酸钠，40℃搅拌10min，再加入100g丙烯酰胺和顺丁烯二酸的混合物(质量比为1：0.6)升温至85℃，搅拌1h，降温至70℃，加入催化剂继续搅拌1h；
(3)向步骤2中反应体系加入对苯二酚终止反应，冷却至室温并超声搅拌10min(功率为300w，搅拌速度400r/min)后，用去离子水和无水乙醇分别离心洗涤，然后真空干燥，即得到纤维素接枝聚合物。
涂层材料的制备：称取纤维素接枝聚合物40g、玉米淀粉20g、石墨粉5g、间苯二胺5g、玻璃纤维2g、氧化铝颗粒3g、钛酸酯偶联剂3g、聚苯醚微粉2g，加入自动混合机中混合，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min；混合原料依次经过挤出机的熔融挤出、压片机的压片破碎、粉碎机的微粉碎以及旋转筛的筛粉、混合包装成产品。
实施例2
纤维素接枝聚合物的制备：
(1)将40g重均分子量80000、摩尔取代度为3.5的羟丙基纤维素加入到去离子水中，40℃搅拌至完全溶解；
(2)在氮气的保护下，向步骤1中的溶液加入1g过硫酸钾、1g硫代硫酸钠，40℃搅拌10min，再加入100g丙烯酰胺和顺丁烯二酸的混合物(质量比为1：0.6)升温至85℃，搅拌1h，降温至70℃，加入催化剂继续搅拌1h；
(3)向步骤2中反应体系加入对苯二酚终止反应，冷却至室温并超声搅拌10min(功率为300w，搅拌速度400r/min)后，用去离子水和无水乙醇分别离心洗涤，然后真空干燥，即得到纤维素接枝聚合物。
石墨粉的改性制备：向10g石墨粉中加入15g干冰，搅拌混合，接着将该混合物置于液氮体系中，将石墨粉和干冰的混合物搅拌30min，然后静置10min，在搅拌30min，接着将石墨粉和干冰的混合物置于20℃的环境下静置30min，待干冰升华留下石墨粉；再向石墨粉中加入30g浓度为90％的乙醇溶液，加热至回流状态保温搅拌0.5h，加入3gctab、1g正戊醇，继续保温搅拌1h，趁热过滤，滤饼送入烘干箱中，80℃烘干2h；最后送入纳米研磨仪中研磨成粉，即得到改性石墨粉。
涂层材料的制备：称取纤维素接枝聚合物40g、玉米淀粉20g、石墨粉5g、间苯二胺5g、玻璃纤维2g、氧化铝颗粒3g、钛酸酯偶联剂3g、聚苯醚微粉2g，加入自动混合机中混合，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min；混合原料依次经过挤出机的熔融挤出、压片机的压片破碎、粉碎机的微粉碎以及旋转筛的筛粉、混合包装成产品。
对照例1
纤维素接枝聚合物的制备：
(1)将40g重均分子量80000、摩尔取代度为3.5的羟丙基纤维素加入到去离子水中，40℃搅拌至完全溶解；
(2)在氮气的保护下，向步骤1中的溶液加入1g过硫酸钾、1g硫代硫酸钠，40℃搅拌10min，再加入100g丙烯酰胺升温至85℃，搅拌1h，降温至70℃，加入催化剂继续搅拌1h；
(3)向步骤2中反应体系加入对苯二酚终止反应，冷却至室温并超声搅拌10min(功率为300w，搅拌速度400r/min)后，用去离子水和无水乙醇分别离心洗涤，然后真空干燥，即得到纤维素接枝聚合物。
涂层材料的制备：称取纤维素接枝聚合物40g、玉米淀粉20g、石墨粉5g、间苯二胺5g、玻璃纤维2g、氧化铝颗粒3g、钛酸酯偶联剂3g、聚苯醚微粉2g，加入自动混合机中混合，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min；混合原料依次经过挤出机的熔融挤出、压片机的压片破碎、粉碎机的微粉碎以及旋转筛的筛粉、混合包装成产品。
对照例2
纤维素接枝聚合物的制备：
(1)将40g重均分子量80000、摩尔取代度为3.5的羟丙基纤维素加入到去离子水中，40℃搅拌至完全溶解；
(2)在氮气的保护下，向步骤1中的溶液加入1g过硫酸钾、1g硫代硫酸钠，40℃搅拌10min，再加入100g顺丁烯二酸升温至85℃，搅拌1h，降温至70℃，加入催化剂继续搅拌1h；
(3)向步骤2中反应体系加入对苯二酚终止反应，冷却至室温并超声搅拌10min(功率为300w，搅拌速度400r/min)后，用去离子水和无水乙醇分别离心洗涤，然后真空干燥，即得到纤维素接枝聚合物。
涂层材料的制备：称取纤维素接枝聚合物40g、玉米淀粉20g、石墨粉5g、间苯二胺5g、玻璃纤维2g、氧化铝颗粒3g、钛酸酯偶联剂3g、聚苯醚微粉2g，加入自动混合机中混合，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min；混合原料依次经过挤出机的熔融挤出、压片机的压片破碎、粉碎机的微粉碎以及旋转筛的筛粉、混合包装成产品。
对照例3
涂层材料的制备：称取羟丙基纤维素40g、玉米淀粉20g、石墨粉5g、间苯二胺5g、玻璃纤维2g、氧化铝颗粒3g、钛酸酯偶联剂3g、聚苯醚微粉2g，加入自动混合机中混合，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min；混合原料依次经过挤出机的熔融挤出、压片机的压片破碎、粉碎机的微粉碎以及旋转筛的筛粉、混合包装成产品。
实施例3
以实施例1为基础，设置以丙烯酰胺为接枝单体的对照例1、以顺丁烯二酸为接枝单体的对照例2、不对羟丙基纤维素进行接枝聚合的对照例3。
利用实施例1-2、对照例1-3制成涂层材料，并对涂层材料的性能进行检测，检测结果如表1所示。
表1涂层材料的使用性能
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。