纳米粒子改性竹粉的方法和应用技术

本发明专利技术涉及竹粉加工技术领域，具体提供一种纳米粒子改性竹粉的方法和应用。所述纳米粒子改性竹粉的方法至少包括以下步骤：将纳米粒子与液体增塑剂进行超声分散处理，获得纳米粒子分散液；将竹粉与所述纳米粒子分散液置于密闭容器中，在温度为100～200℃、压力为1～6MPa的条件下混料处理，获得纳米粒子改性竹粉。本发明专利技术的方法可以破坏竹粉结构，增加竹粉的可塑性，进而提高竹粉的加工流动性，将其与塑料加工成竹塑复合材料时，复合材料界面均一性好、无明显断层，表现出良好的力学性能。此外，本改性方法工艺简单可行，适合大规模生产。由此方法获得的改性竹粉可以作为竹塑复合材料的主要成分之一。

Method and Application of Bamboo Powder Modified by Nanoparticles

The invention relates to the technical field of bamboo powder processing, in particular to a method and application of nanoparticle modified bamboo powder. The method for modifying bamboo powder by nanoparticles includes at least the following steps: ultrasonic dispersion of nanoparticles and liquid plasticizer is carried out to obtain nanoparticles dispersion solution; bamboo powder and nanoparticles dispersion solution are placed in an airtight container and mixed at 100-200 C and pressure of 1-6 MPa to obtain nanoparticles dispersion solution. Rice particle modified bamboo powder. The method of the invention can destroy the structure of bamboo powder, increase the plasticity of bamboo powder, and then improve the processing fluidity of bamboo powder. When bamboo powder and plastic are processed into bamboo-plastic composite material, the interface of the composite material is uniform, there is no obvious fault, and the mechanical properties of the composite material are good. In addition, the modification process is simple and feasible, and suitable for large-scale production. The modified bamboo powder obtained by this method can be used as one of the main components of bamboo-plastic composites.

【技术实现步骤摘要】
纳米粒子改性竹粉的方法和应用
本专利技术属于竹粉加工
，具体涉及一种纳米粒子改性竹粉的方法和应用。
技术介绍
我国是世界上竹资源最为丰富的国家，竹类资源的开发利用，不仅对缓解我国木材供需矛盾，而且对进一步促进林业产业化的形成、拉动贫困地区经济增长具有深远的现实意义。竹子为多年生禾本科竹亚科植物，具有生长周期短、产量大等特点，其茎为木质，主要成分为竹纤维。竹纤维硬度大、强度高、韧性好，有望成为一种理想的纤维增强材料。其与树脂等高分子材料经过热压复合、熔融挤出等可以获得许多新的复合材料，这些新的复合材料同时具有竹纤维和高分子材料的诸多优点，如各向同性、耐水、耐虫蛀、抗腐蚀，而且可以实现回收利用，有利于保护环境，因而可以在建筑、家具、交通、包装、公共设施等方面具有广阔的发展前景。但是目前竹粉与塑料的复合仍然存在着许多技术方面的难题。如竹粉中存在大量极性基团，如羟基(-OH)基团等，使得竹粉大分子链之间及其内部有强烈的氢键作用，加之单根纤维在物理结构上的各向异性共同导致了单根纤维整体结构上的不对称。单根纤维具有较强的表面化学极性，使纤维具有极强的吸水性，而热塑性塑料大多数为非极性材料，具有疏水性，当竹粉与塑料混合时，两种不同极性间的界面润湿性和粘合性极差。单纯的通过添加相容剂，可以使得官能团之间发生反应，降低竹粉表面的羟基数量，提高竹粉与树脂的界面粘结性，但是仅改变竹粉表面的性质，其内部化学性质尚未改变。另外，竹塑复合材料中竹粉添加量增多时，复合材料的加工流动性变差，力学性能随之降低，不能达到注塑成型的要求，也无法用于制造结构复杂的制品。
技术实现思路
针对目前竹塑复合材料中竹粉与树脂相容性差、竹粉添加量多易导致力学性能降低、熔融性能差等问题，本专利技术提供一种纳米粒子改性竹粉的方法。以及，由上述纳米粒子改性竹粉的方法获得的改性竹粉及其应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种纳米粒子改性竹粉的方法，至少包括以下步骤：步骤S01.将纳米粒子与液体增塑剂进行超声分散处理，获得纳米粒子分散液；步骤S02.将竹粉与所述纳米粒子分散液置于密闭容器中，在温度为100～200℃、压力为1～6MPa的条件下混料处理，获得纳米粒子改性竹粉。相应地，一种改性竹粉，所改性竹粉采用如上所述的纳米粒子改性竹粉的方法处理得到。以及，一种竹塑复合材料，所述竹塑复合材料采用以下重量份计的原料组分经挤出加工得到：其中，所述改性竹粉为如上所述的改性竹粉。本专利技术竹粉的改性方法的有益效果在于：相对于现有技术，本专利技术先将纳米粒子均匀分散在液体增塑剂中，随后在高温高压的条件下，使得均匀分散的纳米粒子以及液体增塑剂渗透至竹粉内部，破坏竹粉结构，提高竹粉的可及性，削弱竹粉分子间的作用力，对竹粉进行增塑，将其与塑料加工成竹塑复合材料时，可提高加工性；同时增加竹粉的塑性，可提高竹粉在塑料中的分散性，增加与塑料基体的相容性，使复合材料的界面达到均一性，进而表现出良好的力学性能。此外，本改性方法工艺简单可行，适合大规模生产。本专利技术提供的改性竹粉的有益效果在于：由于竹粉内部均渗有纳米粒子和液体增塑剂，可塑化性能良好，具有良好的加工流动性，并且与其他疏水性树脂具有良好的相容性，适合与塑料加工形成竹塑复合材料。本专利技术提供的竹塑复合材料，由于添加了可塑化性能及加工流动性良好的改性竹粉，各组分之间的界面相容性好，可塑性强，使得竹塑复合材料冲击强度、断裂伸长率及弯曲强度得到极大的提升，最终表现出良好的力学性能。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。名词解释：液体增塑剂，在本专利技术中指的是在常温状态下呈液态的增塑剂。本专利技术实例提供一种纳米粒子改性竹粉的方法，至少包括以下步骤：步骤S01.将纳米粒子与液体增塑剂进行超声分散处理，获得纳米粒子分散液；步骤S02.将竹粉与所述纳米粒子分散液置于密闭容器中，在温度为100～200℃、压力为1～6MPa的条件下混料处理，获得纳米粒子改性竹粉。下面对本专利技术的技术方案做进一步的详细解释。优选地，纳米粒子为纳米碳酸钙、碳纳米管、纳米硫酸钡、石墨烯、纳米氧化锌、纳米氢氧化钙中的至少一种。优选地，液体增塑剂为硅油、甘油、环氧化植物油、多元醇苯甲酸酯中的至少一种。以所述的液体增塑剂对纳米粒子进行分散，使得纳米粒子均匀分散于液体增塑剂中，提高纳米粒子的分散效果，以利于纳米粒子与液体增塑剂均匀渗入竹粉内部对竹粉进行改性，削弱竹粉分子间的作用力，增加竹粉的可塑性，经过改性的竹粉还表现出良好的加工流动性，利于深度加工。本专利技术的竹粉为自然界的竹子经过粉碎得到的产物。优先地，竹粉的目数为20～3000目。在上述各原料组分的前提下，按照重量份计，本专利技术中纳米粒子、液体增塑剂、竹粉的投料量如下：纳米粒子5～30份；液体增塑剂1.5～15份；竹粉20～60份。该投料比例下，竹粉改性彻底，可塑化程度均一性好。优选地，混料处理的时间为20～60min，在前述温度、压力条件下，混料20～60min已经基本达到改性效果，时间过长不利于生产效率的提高。进一步优选地，混料处理的温度为160～180℃，压力为3～4MPa，在该处理条件下，获得的改性竹粉在与其他树脂混合形成竹塑复合材料时，熔融指数可以达到8.5g/10min及以上，并且断裂伸长率达到80％及以上、冲击强度达到58KJ/m2及以上。改性处理结束，冷却至室温即可获得改性竹粉。本专利技术提供的纳米粒子改性竹粉的方法，先将纳米粒子均匀分散在液体增塑剂中，随后在高温高压的条件下，使得均匀分散的纳米粒子以及液体增塑剂渗透至竹粉内部，破坏竹粉结构，提高竹粉的可及性，削弱竹粉分子间的作用力，对竹粉进行增塑，将其与塑料加工成竹塑复合材料时，可提高加工性；同时增加竹粉的塑性，可提高竹粉在塑料中的分散性，增加与塑料基体的相容性，使复合材料的界面达到均一性，进而表现出良好的力学性能。此外，本改性方法工艺简单可行，适合大规模生产。由于本专利技术对竹粉进行改性获得的改性竹粉具有上述的优良特性，因此其可以作为竹塑复合材料的组分之一。由此，本专利技术还进一步提供获得的改性竹粉在复合材料中的应用。具体地，一种竹塑复合材料，以形成所述竹塑复合材料的原料组分的重量份计，包括以下原料组分：其中，竹塑复合材料的成分之一的改性竹粉为本专利技术前述提到的改性竹粉。本专利技术的竹塑复合材料各原料组分，在经过挤出加工后可以获得竹塑复合材料。具体是在高混机中混合并经过双螺杆挤出机挤出拉条，即可获得竹塑复合材料粒子。本专利技术的竹塑复合材料原料组分中，由于添加了可塑化性能及加工流动性良好的改性竹粉，各组分之间的界面相容性好，可塑性强，使得竹塑复合材料冲击强度、断裂伸长率及弯曲强度得到极大的提升，最终表现出良好的力学性能。本专利技术涉及的塑料为通用塑料或者可生物降解的塑料。优选地，所述通用塑料为聚丙烯(英文简称PP)、聚乙烯(英文简称PE)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(英文简称ABS)、聚苯乙烯(英文简称PS)；所述可生物降解的塑料为聚乳酸(英文简称PLA)、脂肪族芳香族共聚酯(英文简称PBAT)、二氧化碳共聚物(英文简称PPC)、聚羟基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米粒子改性竹粉的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：步骤S01.将纳米粒子与液体增塑剂进行超声分散处理，获得纳米粒子分散液；步骤S02.将竹粉与所述纳米粒子分散液置于密闭容器中，在温度为100～200℃、压力为1～6MPa的条件下混料处理，获得纳米粒子改性竹粉。

【技术特征摘要】
1.一种纳米粒子改性竹粉的方法，其特征在于，至少包括以下步骤：步骤S01.将纳米粒子与液体增塑剂进行超声分散处理，获得纳米粒子分散液；步骤S02.将竹粉与所述纳米粒子分散液置于密闭容器中，在温度为100～200℃、压力为1～6MPa的条件下混料处理，获得纳米粒子改性竹粉。2.如权利要求1所述的纳米粒子改性竹粉的方法，其特征在于，所述液体增塑剂为硅油、甘油、环氧化植物油、多元醇苯甲酸酯中的至少一种。3.如权利要求1所述的纳米粒子改性竹粉的方法，其特征在于，所述纳米粒子为纳米碳酸钙、碳纳米管、纳米硫酸钡、石墨烯、纳米氧化锌、纳米氢氧化钙中的至少一种。4.如权利要求1所述的纳米粒子改性竹粉的方法，其特征在于，按照重量份计，所述纳米粒子、液体增塑剂及竹粉的投料量分别为1.5～15份、5～30份及20～60份。5.如权利要求1或3所述的纳米粒子改性竹粉的方法，其特征在于，所述混料处理的时长为20～60min。6.如权利要求1所述的纳米粒子改性竹粉的方法，其特征在于，所述竹粉的目数为20～3000目。7.一种改性竹...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔力，刘慧茹，
申请(专利权)人：深圳市中京科林环保塑料技术有限公司，江西省中京科林环保塑料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44