[发明专利]一种添加纳米钻石烯的秸秆画材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于秸秆画技术领域，具体涉及一种添加纳米钻石烯的秸秆画材料及制备方法。

背景技术

近年来，随着工农业生产的改变和农村居民生活水平的提高，以及农作物秸秆利用途径狭隘和综合利用技术相对滞后，大量秸秆被丢弃或在田间焚烧，造成了巨大的资源浪费和环境污染，同时容易引发火灾及交通事故、危害人体健康；燃烧秸秆使地面温度迅速升高，能直接杀死土壤中的有益微生物，还会造成土壤水分的蒸发以及土壤结构的破坏，造成土壤板结、肥力下降、土壤生态系统恶化，直接影响作物对土壤有效成分的充分吸收，导致作物产量和质量的下降，这已经成为社会性问题。因此，农作物秸秆的资源化利用已成为急需解决的问题。

秸秆画是工艺美术的一个组成部分，将农作物秸秆进行处理后制作成精美的秸秆画，由于原色秸秆不能达到工艺美术作品的美观要求和保存需要，因此需要对秸秆进行染色等预处理，以改变其颜色及延长其保存周期。在现有工艺技术中，将制作秸秆画的主要原料秸杆染成不同的颜色或染成同一种颜色的方法很多，但所采用的颜料多为化学颜料，染出的颜色失真度高且容易褪色，在制作过程中化学颜料还会挥发处有毒有害气体，危害人体健康；若采用天然染料，则保存周期较短，得到的秸秆画材料容易褪色，难以达到良好的染色效果和保质周期。秸秆画材料的制备通常包括原料选取、原料预处理、制备染色溶液和染色处理步骤，其中原料预处理步骤通常包括原料浸泡处理和熏蒸处理步骤。

发明内容

本发明的目的是提供一种染色效果好、保存周期长且无污染的添加纳米钻石烯的秸秆画材料及制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种添加纳米钻石烯的秸秆画材料的制备方法，包括制备染色溶液步骤，其具体流程为：向去离子水中依次加入表面功能化处理后的纳米钻石烯和分散剂并搅拌制成悬浊液，加入氯化钠，加热至40℃后加入白矾，继续加热至70℃后加入植物染料并进行搅拌，保持该温度条件2-3h后提取上层溶液，制得染色溶液；上述流程中各组分的重量份数为：表面功能化处理后的纳米钻石烯1-5份、植物染料35-55份、分散剂0.5-2份、白矾5-10份、去离子水70-100份；分散剂为BYK-163；氯化钠与悬浊液的质量比为（1-5）:50。

进一步地，纳米钻石烯为层片状单晶结构，同一片层的碳原子之间为sp3轨道杂化碳键连接，层与层之间的碳原子之间为sp2杂化碳键连接；该纳米钻石烯的平均粒径为R，20≤R≤500nm；该纳米钻石烯的C含量为99～100%。

进一步地，纳米钻石烯的表面功能化处理步骤如下：将纳米钻石烯至于质量比为1:（2-5）的浓硝酸/浓硫酸的混合液中，加热回流后离心沉淀，取沉淀物用去离子水洗涤至pH值为5.0-6.0，依次用0.1-0.5mol/L的NaOH溶液和0.1-0.5mol/L的HCl溶液洗涤沉淀物并同时超声分散1-2h，最后用去离子水洗涤后烘干制得表面功能化处理的纳米钻石烯；上述步骤中加热回流的温度为90℃，加热回流时间为24h。

进一步地，制备染色溶液步骤前面有原料预处理步骤，原料预处理步骤包括原料浸泡处理步骤和熏蒸处理步骤，制备染色溶液步骤后面有染色处理步骤；所述染色处理步骤如下：将原料预处理步骤得到的原料加入染色溶液中，加热至70℃，搅拌并该温度条件下保持3-4h，将秸秆取出，清洗后风干，制得秸秆画材料。

进一步地，原料浸泡处理：将原料浸泡在氯化钠溶液中，浸泡10-12h后取出并进行晾晒至干燥，重复上述步骤3-4次；氯化钠溶液中氯化钠与水的质量比为1:50-5:50。

进一步地，熏蒸处理采用硫磺进行熏蒸，熏蒸时间2-3h；硫磺与原料的质量比为1：（300-600）。

一种添加纳米钻石烯的秸秆画材料的制备方法制得的添加纳米钻石烯的秸秆画材料。

纳米钻石烯采用以下制备工艺，步骤为：

（1）初步破碎：将金刚石原料送入球磨整形桶内破碎筛出70目以上的颗粒，破碎时间为1-5h，70目以下的粗料返回球磨整形桶进行重新破碎；颗粒经多级振筛机筛分出800目以上的细料，振筛时间为30min-2h，该细料重复过筛一次以上；

（2）再次破碎：将筛分出800目以上细料输送至气流破碎机内，利用高压气流对细料粉碎后筛分出8000目以上的细粉，筛余物返回气流破碎机进行重新破碎；

（3）酸洗：将8000目以上的细粉经过酸洗提纯后，使用去离子水清洗至清洗液pH接近于7；