【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种植物纤维改性方法，属于植物纤维表面改性。
技术介绍
1、纤维因具有高韧性、高拉伸强度和高模量等优势而备受关注，如：碳纤维、聚乙烯纤维、玻璃纤维等，广泛应用于土木建筑、军事以及日用品领域等等。而合成纤维具有不可再生性，对环境和人体健康有一定程度危害，并且不易在自然界中降解。天然植物纤维具有可再生、低碳环保和成本低廉等优势，引起了研究者广泛关注。但是，天然纤维材料也存在一些缺陷，如：官能团单一、基体分散性差等，从而导致与一些有机或者无机聚合物的相容性差，纤维与基体之间的界面性能降低，对于复合材料整体力学性能有极大的负面影响。因此，亟需对纤维表面进行功能修饰，从而可以有效提高纤维官能团在聚合物基体中的键合能力。
2、其中，在纤维表面原位合成或接枝纳米颗粒，如：二氧化硅sio2、碳酸钙caco3和氧化锌zno等，可以有效提升纤维表面粗糙度，从而提高与聚合物基体之间的机械啮合作用，同时，另在纤维表面进一步接枝高化学反应活性基团，如：单宁酸等，可以有效增加纤维与基体之间的化学交联反应程度，使得纤维与基体之间键合作用提高，更好的发挥纤维的增强增韧作用。但是，天然植物纤维经过一系列物理化学处理后，易造成其表面形貌和微观结构破坏，力学性能降低，严重影响植物纤维在聚合物中的增韧增强作用。目前，尚未涉及植物纤维改性前后力学性能的对比研究。
3、专利cn108060575a公开了一种天然植物纤维表面功能化改性方法，该方法采用盐酸多巴胺盐仿生修饰的方法对天然植物纤维表面进行活化，再以植物纤维表面沉积的聚多巴胺层为
4、专利cn112227063 b公开了一种具有超高力学性能的植物纤维及其制备方法，该方法将天然植物部分木质素处理之后，干燥剥离出所需的初始纤维；再用n,n-二甲基乙酰胺与氯化锂进行处理；最后直接干燥或将纤维扭转后干燥，得到超高力学性能的纤维。但是，该方法使用的氯化锂等化学试剂具有一定的毒性，对人体健康有一定程度危害，并且该方法制备程序繁琐，处理温度高，使得生产效率低且能耗大。
5、专利cn 115679682 a公开了一种植物纤维改性方法及改性后的植物纤维材料。采用水热法一步合成了负载bifeo3纳米晶植物纤维，反应体系中的碱性物质koh既作为反应助剂与fe(no3)3·9h2o和bi(no3)3·5h2o通过水热反应生成了bifeo3纳米晶，同时在水热条件下对反应体系中的植物纤维进行了表面处理，增大了植物纤维表面的粗糙度，获得了类似于丝光处理的效果。但是，该方法中反应温度较高，使得生产耗能大，并且，碱性反应物易造成纤维降解，对植物纤维结构和力学有负面影响，同时该专利技术并没有涉及植物纤维力学性能表征。
6、专利cn 116556052 a公开了改性植物纤维及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将除杂后的植物纤维置于盐酸多巴胺溶液中进行浸渍；(2)将腰果酚缩水甘油醚与硅烷偶联剂进行反应，得到腰果酚硅氧烷；(3)将第一植物纤维、腰果酚硅氧烷和乙醇混合。本专利技术将腰果酚硅氧烷与多巴胺共沉积到植物纤维表面，长脂肪链的存在增强了疏水性，获得由硬相和软相组成的改性植物纤维。但是，该方法中处理温度较高且反应时间较长，使得生产过程耗能大，成本高，并且，也没有涉及植物纤维改性前后的力学性能表征。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种植物纤维改性方法。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、步骤一：将纳米颗粒(如：sio2、tio2等)加入无水乙醇溶液中，利用超声设备处理后得到均匀的纳米颗粒悬浮液；
4、步骤二：将硅烷偶联剂(如：kh550-kh570等)加入步骤二中的纳米颗粒悬浮液中，在磁力搅拌器上进行充分搅拌和反应，得到偶联剂改性的纳米颗粒悬浮溶液；
5、步骤三：将植物纤维(如：亚麻纤维、竹纤维等)浸入步骤二中的悬浮液中，利用磁力搅拌器进行充分搅拌；
6、步骤四：将含有领苯二酚官能团的聚合物(如：植物多酚单宁酸等聚合物)加入无水乙醇中，利用磁力搅拌器进行充分搅拌，得到聚合物混合溶液；
7、步骤五：将步骤四中的植物纤维从悬浮液中取出，浸入步骤五中的聚合物混合溶液中，进行充分搅拌和化学接枝反应；
8、步骤六：反应结束后，将植物纤维从混合溶液中取出，得到改性植物纤维。
9、优选地，所述的一种植物纤维改性方法，其特征在于，步骤三中的植物纤维直径为0.1-0.3mm。
10、优选地，所述的一种植物纤维改性方法，其特征在于，步骤一中的纳米颗粒直径为20-100nm，超声处理时间为0.5-1h，处理温度为25℃，纳米颗粒与无水乙醇的体积比为1g:30ml。
11、优选地，所述的一种植物纤维改性方法，其特征在于，步骤二中的硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为5ml:95-120ml。
12、优选地，所述的一种植物纤维改性方法，其特征在于，步骤三中的搅拌时间为1-2h，溶液温度为20-25℃，植物纤维直径为0.1-0.3mm。
13、优选地，所述的一种植物纤维改性方法，其特征在于，步骤四中的单宁酸与无水乙醇的比例为1-4g:72-120ml。
14、优选地，所述的一种植物纤维改性方法，其特征在于，步骤五中的溶液处理时间为5-20min，处理温度为20-25℃。
15、改性前的亚麻纤维拉伸强度相较改性后亚麻纤维的力学性能没有发生显著降低。
16、通过本专利技术，提供一种植物纤维改性方法，目的是要解决植物纤维表面官能团单一、基体分散性差、以及经物理化学改性后植物纤维微结构破坏和力学性能差的问题，该方法全程在常温条件下进行，采用偶联剂和化学接枝方法，将纳米级颗粒和天然领苯二酚官能团接枝到植物纤维表面，最终形成改性植物纤维。因此，整个改性过程具有绿色环保、无毒、反应时间短，成本低和耗能低的特点。同时，改性后的植物纤维力学性能没有发生显著降低且纤维结构完整。因此，本专利技术中提供的改性植物纤维可以在有机或无机聚合物中发挥更好的增韧和增强作用，并有利于与基体材料形成稳固的界面性能。
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1.一种植物纤维改性方法，其特征是，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种植物纤维改性方法，其特征是，步骤一中，所述纳米颗粒为SiO2或TiO2。
3.根据权利要求1所述的一种植物纤维改性方法，其特征是，步骤二中，所述硅烷偶联剂为KH550-KH570；硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为5mL:95-120mL。
4.根据权利要求1所述的一种植物纤维改性方法，其特征是，步骤三中，所述植物纤维为亚麻纤维或竹纤维。
5.根据权利要求1所述的一种植物纤维改性方法，其特征是，步骤四中，含有领苯二酚官能团的聚合物为植物多酚单宁酸聚合物。
6.根据权利要求1所述的一种植物纤维改性方法，其特征是，步骤三中，植物纤维直径为0.1-0.3mm。
7.根据权利要求1所述的一种植物纤维改性方法，其特征是，步骤一中，纳米颗粒直径为20-100nm，超声处理时间为0.5-1h，处理温度为25℃，纳米颗粒与无水乙醇的体积比为1g:30mL。
8.根据权利要求1所述的一种植物纤维改性方法，其特征是，步骤三中，搅拌时间为1-2
9.根据权利要求1所述的一种植物纤维改性方法，其特征是，步骤四中，含有领苯二酚官能团的聚合物与无水乙醇的比例为1-4g:72-120mL。
10.根据权利要求1所述的一种植物纤维改性方法，其特征是，步骤五中，溶液处理时间为5-20min，处理温度为20-25℃。
...【技术特征摘要】
1.一种植物纤维改性方法，其特征是，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种植物纤维改性方法，其特征是，步骤一中，所述纳米颗粒为sio2或tio2。
3.根据权利要求1所述的一种植物纤维改性方法，其特征是，步骤二中，所述硅烷偶联剂为kh550-kh570；硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为5ml:95-120ml。
4.根据权利要求1所述的一种植物纤维改性方法，其特征是，步骤三中，所述植物纤维为亚麻纤维或竹纤维。
5.根据权利要求1所述的一种植物纤维改性方法，其特征是，步骤四中，含有领苯二酚官能团的聚合物为植物多酚单宁酸聚合物。
6.根据权利要求1所述的一种植物纤维改性方法，其特征是，步骤三中，植物纤维直...
【专利技术属性】
技术研发人员：何倩，张婷婷，王雪，朱旭东，马艳秋，周金将，杨鼎宜，李胜才，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：
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