本发明专利技术提供一种糯米粉/蒙脱土可降解纳米复合材料的制备方法，它以吡啶为溶剂，在氮气保护下将辛酸亚锡的吡啶溶液逐滴加入到含有ε-己内酯单体、糯米粉和有机蒙脱土的体系中，通过糯米粉的羟基引发ε-己内酯单体在有机蒙脱土的纳米级片层间进行聚合反应，同时实现有机蒙脱土的层间剥离，使蒙脱土以单个片层的形式均匀无序地分散到糯米粉中，从而制备糯米粉/蒙脱土可降解纳米复合材料。所制备的产物能够与其它天然高分子或合成高分子进行共混改性，通过传统的聚合物成型方法生产具有降解性能、阻湿、阻水蒸气、阻燃等多功能的生物纳米复合材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工领域，具体是指采用原位聚合法制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料的方法。
技术介绍
蒙脱土(MMT)是一种层状硅酸盐纳米矿物，其主要成分蒙脱石，是由两个硅氧四面体亚层之间有一个铝氧八面体亚层，组成的层状硅酸盐晶体，单个晶体的厚度为lnm，长宽为100?lOOOnm。晶体内层间含有阳离子主要是钠离子，镁离子，钙离子，其次有钾离子，锂离子等。蒙脱土特殊的结构赋予了它很好的膨胀性、吸附性、分散性和离子交换性等特点。蒙脱土的(001)面间距Cl.随层间阳离子种类不同而在I?1.5 nm之间变化。有机蒙脱土系蒙皂石粘土 (包括钙基、钠基、钠-钙基、镁基蒙粘土 )经剥片分散、提纯改型、超细分级、特殊有机复合而成。蒙脱土的有机改性制备有机蒙脱土的目的是为了将层内亲水层转变为疏水层，从而使高聚物与蒙脱土有更好的界面相容性，蒙脱土的有机化处理是制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料的关键之一。有机蒙脱土具有良好的分散性能、高强度、高模量、阻燃性等可以广泛应用高分子材料行业作为聚合物高分子材料的纳米添加剂，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加(通常采用双螺杆共混)。 由于蒙脱土等层状硅酸盐的特殊结构，可以采用化学或物理的方法将某些离子、分子、或大分子插入到层状硅酸盐层间空间，在聚合热和剪切力的作用下将蒙脱土等层状硅酸盐剥离成纳米基本结构单元分散在聚合物(合成或天然)基体中，并通过插层复合(单体插层聚合或聚合物插层分散)技术来制备层状硅酸盐/聚合物(合成或天然)纳米复合材料。层状硅酸盐/聚合物纳米复合材料由于其特殊纳米层状结构因而具有与普通无机填料填充的复合材料不同的结构和性能。 合成聚合物如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酯(PET)通过聚合物插层分散(熔融插层)法，尼龙66通过单体插层聚合法(原位聚合)制备的纳米复合材料已经被广泛应用，然而由于石油资源逐渐减少，合成聚合物在自然界可长期稳定存在，难以降解，给环境造成了严重的污染，因此人们将研究重点转移到了可降解的淀粉、壳聚糖、木质素、甲壳素、纤维素等天然高分子材料上。目前，生物大分子(淀粉、蛋白质、纤维素与天然树脂等)与无机纳米粒子在纳米尺度上的复合成为国际研究热点，得到的生物纳米材料体现了无机纳米材料的刚性、尺寸稳定性、耐热性。对于添加了纳米粒子的包装材料，其物理性能、力学性能和透气、透湿性、稳定性、抗菌性、保鲜性等有大幅提高。其中，淀粉因其来源广、可完全降解、可再生以及价格低廉等优点引起了人们的广泛关注。但由于天然淀粉是多羟基化合物，其邻近分子间以氢键相互作用形成微晶结构的完整颗粒，为半结晶性聚合物，当淀粉被加热时，在到达结晶区熔点之前，就会发生降解。因此，天然淀粉不能被熔融，故其本身加工和机械性能较差而无法单独作为材料来使用，此外，天然淀粉分子中含有大量羟基使其分子极性较大具有很强的亲水性，分子内和分子间形成极强的氢键使淀粉容易吸水，淀粉基产品具有低耐水性和脆性。由于合成聚合物材料的极性较小，为疏水性聚合物材料，因而亲水性的淀粉与疏水性聚合物不相容的缺点也限制了淀粉的广泛应用。针对淀粉的缺点，必须对淀粉分子进行表面改性以改善其耐水性、脆性及表面疏水性、降低其结晶度，进而在与聚合物共混改性中改善与树脂的相容性。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术的目的是制备出以功能性离子液体氨乙基丁基咪唑六氟磷酸盐为极性相的功能离子液体微乳液。由于功能离子液体胺基的存在，使得该体系具有碱性，故该体系在酸性气体分离等方面有潜在应用价值。 技术方案:一种糯米粉/蒙脱土可降解纳米复合材料的制备方法，其特征在于:该方法步骤如下:(1)将糯米膨化成糯米棒后直接用研钵磨成膨化糯米粉，并在真空干燥箱中干燥48小时，脱出其表面的吸附水，放入干燥器中储存，备用；(2)将有机蒙脱土在真空干燥箱内干燥48h，脱出表面的水分，并存放到干燥器中备用；(3)将ε-己内酯加入到四口烧瓶中，再放入干燥后的有机蒙脱土、干燥好的膨化糯米粉和吡啶溶剂，最后将四口烧瓶放入120°C的油浴中，并向体系内通入氮气，脱水、脱气2小时，除去四口烧瓶中的水分、氧气杂质；(4)将辛酸亚锡催化剂和吡啶溶剂配置成质量浓度为15%的辛酸亚锡吡啶溶液；在氮气保护下，将上述的辛酸亚锡吡啶溶液逐滴加入到四口烧瓶内，在120°C的油浴中持续搅拌，反应25小时；然后继续搅拌和通氮气，停止加热，当体系内的温度降到60°C以下，反应停止;(5)将四口烧瓶内的粗产品倒入甲醇中进行提纯处理，以去除粗产品中的吡啶和未反应的ε -己内酯单体；然后进行抽滤处理，将产物在真空干燥箱内干燥，温度为40°C，得到纯净的乳白色的粉末为糯米粉/蒙脱土可降解纳米复合材料。 所述糯米粉为膨化后的糯米粉。 步骤(4)中，辛酸亚锡的质量为ε -己内酯单体质量的0.03?0.1 ;步骤(3)中，ε -己内酯单体与膨化糯米粉的配比为10:1?3:1 (ml / g),有机蒙脱土的质量为膨化糯米粉质量的1%?30%。 所制备的纳米复合材料能够进行熔融加工，同时使有机蒙脱土片层被剥离。 所述糯米粉/蒙脱土可降解纳米复合材料可用于和其它天然高分子或合成聚合物材料进行共混改性，采用传统的聚合物成型加工方法制备出可降解产品；或直接在熔融条件下加工成相关的全降解材料制品。 优点及效果:本专利技术提出了一种功能离子液体微乳液制备及其强化二氧化碳吸收的方法，具有以下优点:1.本专利技术制备的纳米复合材料具有完全生物降解性，为环保材料。 2.本专利技术采用糯米粉替代淀粉节约了成本，工业化实施简单。 3.本专利技术采用膨化后的糯米粉，其分子结构疏松，使糯米粉中淀粉分子的羟基引发己内酯开环聚合容易实现，有助于制备高接枝率的糯米粉接枝聚己内酯共聚物，使改性糯米粉受热能够熔融，改变了淀粉不能熔融加工的缺点。 4.本专利技术采用原位聚合方法插层有机蒙脱土，扩大了有机蒙脱土的层间间距，实现了有机蒙脱土的完全剥离，不仅能够充分发挥其纳米尺寸效应，而且有利于其在基体中的均匀分撒，弥补了有机蒙脱土在基体中容易团簇的缺点，进而提高材料的力学性能。 5.本专利技术将具有生物相容性、降解性、力学性能好的柔性聚己内酯引入到糯米粉的刚性骨架上，改善了糯米粉的脆性、吸水性、力学性能和熔融加工性能。另外，本专利技术制备的复合材料为两亲性，其同时具有亲水性的羟基和疏水性的聚己内酯侧链，可作为具有极性的壳聚糖、壳寡糖、各种淀粉、纤维素和疏水性聚合物共混改性来制备纳米复合材料的界面偶联剂，并减少了在传统的共混改性中需要另外添加纳米填料的程序、使纳米填料在聚合物基体中分散更均匀，从而提高共混复合材料的力学性能，其工业实施方法简单，可以采用传统的聚合物成型加工方法制备出相应的产品。 【附图说明】 图1为本专利技术糯米粉/蒙脱土生物纳米复合材料的示差扫描量热分析(DSC)曲线图。 图2为有机蒙脱土 (原样)的XRD图。 图3为本专利技术糯米粉/蒙脱土生物纳米复合材料(实施例3)的XRD图。 【具体实施方式】 本专利技术是在糯米粉、有机蒙脱土、己内酯存在的体系中通过原位聚合方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种糯米粉/蒙脱土可降解纳米复合材料的制备方法，其特征在于：该方法步骤如下：（1）将糯米膨化成糯米棒后直接用研钵磨成膨化糯米粉，并在真空干燥箱中干燥48小时，脱出其表面的吸附水，放入干燥器中储存，备用；（2）将有机蒙脱土在真空干燥箱内干燥48h，脱出表面的水分，并存放到干燥器中备用；（3）将ε‑己内酯加入到四口烧瓶中，再放入干燥后的有机蒙脱土、干燥好的膨化糯米粉和吡啶溶剂，最后将四口烧瓶放入120℃ 的油浴中，并向体系内通入氮气，脱水、脱气2小时，除去四口烧瓶中的水分、氧气杂质；（4）将辛酸亚锡催化剂和吡啶溶剂配置成质量浓度为15%的辛酸亚锡吡啶溶液；在氮气保护下，将上述的辛酸亚锡吡啶溶液逐滴加入到四口烧瓶内，在120℃的油浴中持续搅拌，反应25小时；然后继续搅拌和通氮气，停止加热，当体系内的温度降到60℃以下，反应停止；（5）将四口烧瓶内的粗产品倒入甲醇中进行提纯处理，以去除粗产品中的吡啶和未反应的ε‑己内酯单体；然后进行抽滤处理，将产物在真空干燥箱内干燥，温度为40℃，得到纯净的乳白色的粉末为糯米粉/蒙脱土可降解纳米复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种糯米粉/蒙脱土可降解纳米复合材料的制备方法，其特征在于:该方法步骤如下: (1)将糯米膨化成糯米棒后直接用研钵磨成膨化糯米粉，并在真空干燥箱中干燥48小时，脱出其表面的吸附水，放入干燥器中储存，备用； (2)将有机蒙脱土在真空干燥箱内干燥48h，脱出表面的水分，并存放到干燥器中备用； (3)将ε-己内酯加入到四口烧瓶中，再放入干燥后的有机蒙脱土、干燥好的膨化糯米粉和吡啶溶剂，最后将四口烧瓶放入120°C的油浴中，并向体系内通入氮气，脱水、脱气2小时，除去四口烧瓶中的水分、氧气杂质； (4)将辛酸亚锡催化剂和吡啶溶剂配置成质量浓度为15%的辛酸亚锡吡啶溶液；在氮气保护下，将上述的辛酸亚锡吡啶溶液逐滴加入到四口烧瓶内，在120°C的油浴中持续搅拌，反应25小时；然后继续搅拌和通氮气，停止加热，当体系内的温度降到60°C以下，反应停止; (5)将四口烧瓶内的粗产品倒入甲醇中进行提纯处理，以去除粗产品中的吡啶和未反应的ε -己内酯单体；然后进行抽滤处理，将...
【专利技术属性】
技术研发人员：李凤红，李红艺，马少君，陈延明，白晓琳，王立岩，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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