[发明专利]一种基于无熔点天然聚合物的纳米微粒工业加工方法

说明书

本发明属于高分子材料成形加工领域，更具体地，涉及一种基于无熔点天然聚合物的纳米微粒工业加工方法。该方法包括下列步骤：(a)选取无熔点天然聚合物作为原料，并将其进行球磨、冷冻干燥，获得流动性好的纳米球材料，然后获取其热分解温度、玻璃化转变温度和粘流转变温度；(b)将流动性好的纳米球材料加入模具中，经升温、保温升压和冷却卸压后即获得所需的产品。通过本发明，实现无熔点天然聚合物的无溶剂直接成形，解决其难于加工和获得的产品强度低、光吸收性和化学活性低的问题。

技术领域

本发明属于高分子材料成形加工领域，更具体地，涉及一种基于无熔点天然聚合物的纳米微粒工业加工方法。

背景技术

天然聚合物是自然界或矿物中由生化作用或光合作用而形成的高分子化合物，广泛存在于动物、植物或矿物内，而且，它具有生物相容性、可降解性、无毒、环保等优点。人们目前使用的化石燃料不可再生、污染严重，实现清洁生产、绿色制造，天然聚合物有望替代其成为一种新型材料和新型能源。

高分子成形加工通常是使固体状态、糊状或溶液状的高分子化合物熔融或变形，经过模具形成所需的形状，并保持已经取得的形状，最终得到制品的工艺过程。但是，有些天然聚合物由于其自身的性质，粘流转变温度高于热分解温度，故难以直接采用常规方法进行热塑性加工成形。目前广泛采用的方法是用特定的溶剂或昂贵的离子液体对聚合物材料进行处理，改变材料自身的性质，使其符合加工需求，但是这并不能发挥高分子材料的全部优势。

纤维素、木质素和半纤维素是自然界中来源很广泛的天然聚合物，具有生物可降解性、生物相容性及安全性等优点，但是由于它们的普通晶粒的粘流转变温度高于热分解温度，故难以成形加工。目前广泛采用的方法是用离子液体将其增塑，破坏分子间氢键，降低它的粘流转变温度，使其满足热塑性加工条件后进行加工，但利用该方法获得的制件并不能完全体现天然聚合物的优异性能，强度低、光吸收性和化学活性低，且加工过程复杂，因此，急需一种破坏性低，安全简便的可以降低无熔点天然聚合物的加工温度的方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于无熔点天然聚合物的纳米微粒工业加工方法，该方法通过将无熔点天然聚合物纳米化，使其粒径减小，从而具备纳米材料的小尺寸效应，以此降低无熔点天然聚合物的粘流转变温度和玻璃化转变温度，易于加工，另外，基于纳米材料的表面效应和小尺寸效应可以解决无熔点天然聚合物难于加工和获得的产品强度低、光吸收性和化学活性低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于无熔点天然聚合物的纳米微粒工业加工方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)选取无熔点天然聚合物作为原料，并将其进行球磨使其粒径减小至纳米级，以此获得粒径在1nm～1000nm之间的纳米球材料，将该纳米球材料冷冻干燥，减少彼此之间的团聚，然后获取其热分解温度、玻璃化转变温度和粘流转变温度；

(b)将所述纳米球材料加入模具中，根据其热分解温度、玻璃化转变温度和粘流转变温度设定模具温度，升高所述模具的温度，使得加入的所述纳米球材料处于高弹态，保温升压，使得纳米球的各个分子之间彼此连接成形，冷却卸压后即获得所需的产品。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述球磨的转速优选为1500rpm～1700rpm，球磨时间优选为10h～48h，冷冻干燥的温度优选为-60℃～-80℃。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述纳米球材料的玻璃化转变温度和粘流转变温度优选采用差式扫描量热法获取。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述纳米球材料的热分解温度优选采用热重分析法获取。

进一步优选地，在步骤(b)中，所述模具型腔的表面粗糙度不超过Ra0.08。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述设定模具的温度，该温度优选为高于所述纳米球材料的玻璃化转变温度的5℃～50℃。