[发明专利]硅烷碳量子点改性汉麻粉/聚合物复合发泡材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种硅烷碳量子点改性汉麻粉/聚合物复合发泡材料及其制备方法。首先利用有机酸和硅烷偶联剂合成硅烷碳量子点，然后利用硅烷碳量子点改性汉麻粉，接着将改性汉麻粉与EVA、POE、EPDM等聚合物基体以及填料、发泡剂等加工助剂混合，经混炼、开炼、硫化交联，最终得到综合性能优异的复合发泡材料。本发明首次提出以硅烷碳量子点作为汉麻粉的表面改性剂，利用其表面的烷氧基与汉麻粉表面的羟基反应，制得了表面具有丰富氨基、烷氧基和硅烷偶联剂长链的改性汉麻粉，不仅提高了汉麻粉在聚合物基体中的分散性，而且增强了其与基体聚合物之间的界面粘附性，由此制得的汉麻粉/聚合物发泡材料在力学性能、弹性、抗压缩变形等方面均有显著提升。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体涉及一种硅烷碳量子点改性汉麻粉/聚合物复合发泡材料及其制备方法。

背景技术

生物质基复合发泡材料是指利用来源广泛的天然生物质材料部分代替石油基聚合物材料，制备得到的一种综合性能优异且绿色环保的新型发泡材料。将生物质基复合发泡材料应用于功能性聚合物材料中，不仅能实现传统聚合物组分的合理替代，而且减少了对石油基聚合物的依赖和消耗，并有助于降低成本。

乙烯～醋酸乙烯酯(EVA)是一种常见的石油基聚合物材料，是由乙烯单体和乙酸乙烯酯单体聚合而成的无规共聚物。以EVA作为基体制得的发泡材料具有轻便、弹性好、柔韧性好、不易皱、着色性好、适应各种气候等优点，在鞋材等领域应用较为广泛。汉麻是一种典型的天然生物质材料，其主要成分为纤维素、木质素和半纤维素，具有优异的吸湿排湿、抗菌、耐高温和吸波消音性能。汉麻与EVA共混有助于提高EVA发泡材料的抗菌和吸湿排湿性能，相应的汉麻/EVA复合发泡材料可用于制备各种日常生活用品。

检索发现，中国专利CN105462049A公布了一种汉麻秆芯粉体改性EVA复合发泡材料及其制备方法，然而由于汉麻粉与EVA的相容性差，因此该方案中汉麻粉的添加量十分有限(仅为1～8份)，导致汉麻的优势并未得到充分体现。此外由于未改性的汉麻粉不易在EVA基体中均匀分散，并且两者界面相互作用较弱，最终导致汉麻/EVA复合材料的力学性能、加工性能都不够理想。

综上，目前高性能汉麻/EVA复合材料的研究难点集中在如何解决汉麻与EVA基体的相容性方面。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种硅烷碳量子点改性汉麻粉/聚合物复合发泡材料，该复合发泡材料的组成包括：硅烷碳量子点改性汉麻粉、聚合物、发泡剂、加工助剂。

进一步的，所述硅烷碳量子点改性汉麻粉的制备方法具体如下：第一步将有机酸、硅烷偶联剂按照0.25～1.0g:10mL的比例混合后在150～200℃下反应，得到硅烷碳量子点；第二步将硅烷碳量子点与汉麻粉按照0.1～10:100的质量比混合后在10～50℃下反应，得到硅烷碳量子点改性汉麻粉。

进一步的，所述有机酸选自柠檬酸、硼酸、没食子酸、膦酸中的至少一种。

进一步的，所述硅烷偶联剂选自乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-甲基-三甲氧基硅烷、γ-氯丙基-三甲氧基硅烷、γ-巯丙基-三甲氧基硅烷和γ-氨丙基-三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。

进一步的，所述汉麻粉由汉麻秆芯粉碎得到，其粒径为10～2000目，优选为40～200目。

进一步的，所述聚合物选自乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、乙烯-辛烯共聚弹性体(POE)、三元乙丙橡胶(EPDM)中的至少一种，三者的质量份数比为50～100:0～50:0～50。

更进一步的，所述EVA中VA的质量含量为10％～40％，优选为14％～26％；所述POE的熔融指数为1～5；所述EPDM中乙烯的质量含量为40％～80％。