一种生物质-无机纳米粒子复合碳球、其制备方法、耐热型抗静电复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子材料领域，尤其涉及一种生物质

【技术实现步骤摘要】
一种生物质
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无机纳米粒子复合碳球、其制备方法、耐热型抗静电复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子材料领域，尤其涉及一种生物质
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无机纳米粒子复合碳球、其制备方法、耐热型抗静电复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着国内外禁塑令地不断加强，使得可降解塑料逐步成为聚合物成型加工领域和产业界的研究热点。聚乳酸(PLA)因具有成本相对较低、原料来源广泛、生物相容性好等优点表现出了较大的应用潜力，近年来得到了初步的应用。
[0003]为了满足更为广泛的应用需求，越来越多的聚乳酸复合材料被开发出来。目前，与聚乳酸复合制备的抗静电材料主要为石墨烯、碳纳米管等，这些碳材料不仅价格昂贵，制备过程复杂，而且与聚乳酸的相容性较差。相比之下，生物质碳球具有价格低廉、优良的导电性能以及机械性能，但传统的水热碳化法制备过程繁琐，而且产量极低，这制约其无法推广和规模化生产，目前仍缺乏一种行之有效的、产率高、成本低、简单绿色的制碳球技术。
[0004]另外，聚乳酸的耐热型较差，这限制了其应用场景，尽管无机纳米粒子可以有效促进聚乳酸的结晶过程，有助于提高聚乳酸的耐热性，但无机纳米粒子与聚乳酸相容性较差，添加量过多会导致聚乳酸的综合力学性能下降，尤其是在添加碳材料的聚合材料中，这一点尤为明显，因此目前仍缺乏一种能够同时兼顾抗静电性、耐热性和力学性能的聚乳酸复合材料的制备方案。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种生物质
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无机纳米粒子复合碳球、其制备方法、耐热型抗静电复合材料及其制备方法，本专利技术提供的生物质
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无机纳米粒子复合碳球与聚乳酸相容性好，原料成本低廉，制备工艺简单，安全环保，产率高；本专利技术提供的耐热型抗静电复合材料以聚乳酸作为基料，添加有本专利技术提供的生物质
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无机纳米粒子复合碳球，具有十分优异的耐热性能、导电性能和力学性能。
[0006]本专利技术提供了一种生物质
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无机纳米粒子复合碳球，由多元有机酸腐刻纳米粒子、生物质粉和过硫酸盐在微波辅助下进行水热反应后，经过洗涤、干燥和无氧煅烧，然后在多元有机酸溶液中超声反应，随后再进行洗涤、干燥和研磨后制成；
[0007]所述多元有机酸腐刻纳米粒子由无机纳米粒子和多元有机酸在有机溶剂中加热反应后过滤制得；
[0008]所述多元有机酸溶液为所述过滤后得到的有机酸滤液。
[0009]优选的，所述生物质粉为黄麻粉、花生壳粉、衫木皮粉、松果粉、竹笋壳粉、椰壳粉、坚果壳粉、黄豆荚粉葵花籽壳粉、向日葵茎粉、水稻秸秆粉、稻壳粉、玉米秸秆粉和剑麻粉中的一种或多种。
[0010]优选的，所述无机纳米粒子为二氧化钛、二氧化硅、滑石粉、蒙脱土、高岭土、云母
石和羟基磷灰石中的一种或多种。
[0011]优选的，所述多元有机酸为奎宁酸、水杨酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸和海藻酸中的一种或多种。
[0012]优选的，所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种。
[0013]优选的，以生物质粉的用量为100重量份计，所述无机纳米粒子的用量为5～10重量份，所述多元有机酸的用量为20～30重量份，所述过硫酸盐的用量为200～400重量份。
[0014]本专利技术提供了一种上述技术方案所述的生物质
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无机纳米粒子复合碳球的制备方法，包括以下步骤：
[0015]a)将无机纳米粒子和多元有机酸在有机溶剂中加热反应，过滤，分别得到多元有机酸腐刻纳米粒子和有机酸滤液；
[0016]b)在微波辅助下，将所述多元有机酸腐刻纳米粒子、生物质粉和过硫酸盐进行水热反应；反应结束后，对反应产物进行洗涤和干燥，得到干燥料；
[0017]c)将所述干燥料进行无氧煅烧，得到热解料；
[0018]d)将所述热解料与所述有机酸滤液混合，超声反应；反应结束后，对反应产物进行洗涤、干燥和研磨，得到生物质
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无机纳米粒子复合碳球。
[0019]优选的，步骤a)中，所述加热反应的温度为50～70℃；所述加热反应的时间为1～3h；
[0020]步骤b)中，所述微波辅助的微波功率为800～1200W；所述水热反应的温度为220～240℃；所述水热反应的时间为12～24h；
[0021]步骤c)中，所述无氧煅烧的温度为450～550℃；所述无氧煅烧的时间为60～100min；
[0022]步骤d)中，所述超声反应的超声频率为40～60KHz；所述超声反应的温度为60～80℃；所述超声反应的时间为20～40min。
[0023]本专利技术提供了一种耐热型抗静电复合材料，由原料物熔融共混制成，所述原料物包括生物质
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无机纳米粒子复合碳球、聚乳酸、聚己二酸
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对苯二甲酸丁二酯、有机成核剂、分散剂和扩链剂；
[0024]所述生物质
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无机纳米粒子复合碳球为上述技术方案所述的生物质
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无机纳米粒子复合碳球或上述技术方案所述制备方法制得的生物质
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无机纳米粒子复合碳球。
[0025]本专利技术提供了一种上述技术方案所述的耐热型抗静电复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0026]将生物质
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无机纳米粒子复合碳球、聚乳酸、聚己二酸
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对苯二甲酸丁二酯、有机成核剂、分散剂和扩链剂熔融共混，得到耐热型抗静电复合材料。
[0027]与现有技术相比，本专利技术提供了一种生物质
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无机纳米粒子复合碳球、其制备方法、耐热型抗静电复合材料及其制备方法。本专利技术提供的生物质
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无机纳米粒子复合碳球由多元有机酸腐刻纳米粒子、生物质粉和过硫酸盐在微波辅助下进行水热反应后，经过洗涤、干燥和无氧煅烧，然后在多元有机酸溶液中超声反应，随后再进行洗涤、干燥和研磨后制成；所述多元有机酸腐刻纳米粒子由无机纳米粒子和多元有机酸在有机溶剂中加热反应后过滤制得；所述多元有机酸溶液为所述过滤后得到的有机酸滤液。本专利技术利用过硫酸盐加速生物质分解过程，同时利用微波辅助手段深度传热，促进水热碳化反应进程，进一步提高
碳球产率；并通过加入无机纳米粒子，促进异相成核作用，加速碳球形核过程，形成将纳米无机粒子包埋在内的核壳结构和交联结构，以形成更多的复合碳球，在达到相同的抗静电效果下，节省生物质碳球的用量。本专利技术提供的复合碳球具有更稳固的结构特性，抗静电效果更为持久；同时无机纳米粒子借助水热碳球形成过程中聚集在碳球表面的羟基、羧基等亲水基官能团，以增加与聚乳酸的相容性，后续在添加到聚乳酸中时无需额外改性处理，简化工艺步骤。本专利技术提供的生物质
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无机纳米粒子复合碳球与聚乳酸相容性好，原料成本低廉，制备工艺简单，安全环保，产率高，具有良好的经济效益和环境效益。本专利技术提供的耐热型抗静电复合材料由原料物熔融共本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质
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无机纳米粒子复合碳球，由多元有机酸腐刻纳米粒子、生物质粉和过硫酸盐在微波辅助下进行水热反应后，经过洗涤、干燥和无氧煅烧，然后在多元有机酸溶液中超声反应，随后再进行洗涤、干燥和研磨后制成；所述多元有机酸腐刻纳米粒子由无机纳米粒子和多元有机酸在有机溶剂中加热反应后过滤制得；所述多元有机酸溶液为所述过滤后得到的有机酸滤液。2.根据权利要求1所述的生物质
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无机纳米粒子复合碳球，其特征在于，所述生物质粉为黄麻粉、花生壳粉、衫木皮粉、松果粉、竹笋壳粉、椰壳粉、坚果壳粉、黄豆荚粉葵花籽壳粉、向日葵茎粉、水稻秸秆粉、稻壳粉、玉米秸秆粉和剑麻粉中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的生物质
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无机纳米粒子复合碳球，其特征在于，所述无机纳米粒子为二氧化钛、二氧化硅、滑石粉、蒙脱土、高岭土、云母石和羟基磷灰石中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的生物质
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无机纳米粒子复合碳球，其特征在于，所述多元有机酸为奎宁酸、水杨酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸和海藻酸中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的生物质
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无机纳米粒子复合碳球，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的生物质
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无机纳米粒子复合碳球，其特征在于，以生物质粉的用量为100重量份计，所述无机纳米粒子的用量为5～10重量份，所述多元有机酸的用量为20～30重量份，所述过硫酸盐的用量为200～400重量份。7.一种权利要求1～6任一项所述的生物质
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无机纳米粒子复合碳球的制备方法，包括以下步骤：a)将无机纳米粒子和多元有机酸在有机溶剂中加热反应，过滤，分别得到多...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，谢招旺，
申请(专利权)人：聚能新材料科技荆门有限公司，
类型：发明
国别省市：