一種三嗪衍生物改性纖維素納米晶體的制備方法與流程

本發明屬于高分子材料
技術領域：
。具體涉及一種三嗪衍生物改性纖維素納米晶體的制備方法。
背景技術：
：纖維素納米晶體(cnc)具有生物相容、原料易得、高強、可生物降解、價格低廉、形貌獨特等優點，常作為如玻璃纖維、無機填料等傳統增強相的重要替代物，在工程材料等領域備受關注。目前制備cnc最主流的方法是硫酸水解。而硫酸水解制得的cnc表面帶有很多的硫酸酯基，這些基團電離后，會使cnc的表面帶有負電荷，同種電荷的相互排斥作用使得cnc穩定分散在水中。然而，硫酸酯基對cnc的熱分解具有一定的催化作用，這使得cnc的熱穩定性較差；此外，cnc表面所含的大量羥基使其表現出較強的極性和吸水性，這使得cnc和聚乳酸、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等基材之間的相容性差。以上兩方面的原因致使cnc的實際應用受到限制。因此，要擴大cnc的使用范圍，對其進行改性勢在必行。本發明先采用脂肪胺與三氯均三嗪(tct)反應，合成改性劑，然后將其用于cnc的改性。通過選用碳鏈長度不同的脂肪胺與tct反應，合成含不同長度碳鏈的三嗪衍生物改性劑，最終實現改性cnc熱穩定性和疏水性的調控，擴大改性cnc在工程材料等領域的實際應用。技術實現要素：本發明的目的是通過三嗪衍生物的活性氯與cnc表面的羥基反應，在cnc表面引入疏水碳鏈，以提高改性cnc的熱穩定性和疏水性。本發明所述的脂肪胺為乙胺(ea)、正丁胺(ba)、異丁胺(iba)、己胺(ha)、十二胺(da)中的一種，所述的溶劑為水、丙酮、甲苯、四氫呋喃中的一種，所述的堿為氫氧化鈉，所述的改性劑為乙胺改性的三嗪衍生物(tct-ea)、正丁胺改性的三嗪衍生物(tct-ba)、異丁胺改性的三嗪衍生物(tct-iba)、己胺改性的三嗪衍生物(tct-ha)、十二胺改性的三嗪衍生物(tct-da)中的一種，所述的配方比例按摩爾份數計。本發明提供了三嗪衍生物的合成方法及其用于cnc改性的技術方案，分為兩個階段，參數如下：(1)改性劑的合成將1～5份tct分散到溶劑中，使其溶解至透明，逐滴加入1～5份溶于溶劑的脂肪胺，于0～4℃下反應4～8h；反應過程中加堿使反應體系的ph維持在7～11，反應結束后，洗滌、重結晶，得到改性劑；(2)改性cnc的制備將0.005～0.025份cnc分散到堿液中，使cnc在ph＝10的條件下溶脹30分鐘，加入1～5份溶于溶劑的改性劑，于40～60℃下反應2～6h；反應結束后，過濾、洗滌冷凍干燥，得到改性cnc。本發明的優點是可以合成含不同長度碳鏈的三嗪衍生物并將其用于cnc的改性。通過調整改性劑所含的碳鏈長度來不同程度地提高改性cnc的熱穩定性和疏水性。本發明所述的三嗪衍生物及其改性cnc的各項性能可采用以下指標進行檢測：(1)熱穩定性：采用sdta851e熱重分析儀測試改性前后cnc的熱穩定性，測試溫度范圍為室溫～550℃，升溫速度為10℃/min；(2)親/疏水性：分別將改性前后的cnc壓片，在其表面滴約0.5μl水，采用kruss-dsa25接觸角測量儀測定動態接觸角。附圖說明圖1改性前后cnc的熱失重曲線圖2改性前后cnc的動態接觸角具體實施方式本發明公開了一種三嗪衍生物改性纖維素納米晶體的制備方法。本發明的關鍵是合成含不同長度碳鏈的三嗪衍生物并將其用于纖維素納米晶體的改性，提高改性纖維素納米晶體的熱穩定性和疏水性。具體實施分為兩部分，一是使用碳鏈長度不同的脂肪胺與三氯均三嗪反應，合成改性劑；二是將合成的三嗪衍生物用于改性纖維素納米晶體的制備，通過改變改性劑所含的碳鏈長度，調整對纖維素納米晶體的改性效果。下面結合具體實施例對本發明做進一步說明。實施例1一種三嗪衍生物改性纖維素納米晶體的制備方法，其配方比例按摩爾份數計，實施步驟如下：(1)將1份三氯均三嗪分散到丙酮中，使其溶解至透明，逐滴加入1份溶于水的乙胺溶液，于0℃下反應4h；反應過程中加堿使反應體系的ph維持在7，反應結束后，洗滌、重結晶，得到乙胺改性的三嗪衍生物；(2)將0.005份纖維素納米晶體分散到堿液中，使纖維素納米晶體在ph＝10的條件下溶脹30分鐘，加入1份溶于四氫呋喃中的乙胺改性的三嗪衍生物，于40℃下反應2h；反應結束后，過濾、洗滌冷凍干燥，得到改性纖維素納米晶體。實施例2一種三嗪衍生物改性纖維素納米晶體的制備方法，其配方比例按摩爾份數計，實施步驟如下：(1)將2份三氯均三嗪分散到丙酮中，使其溶解至透明，逐滴加入2份溶于甲苯的正丁胺溶液，于1℃下反應5h；反應過程中加堿使反應體系的ph維持在8，反應結束后，洗滌、重結晶，得到正丁胺改性的三嗪衍生物；(2)將0.010份纖維素納米晶體分散到堿液中，使纖維素納米晶體在ph＝10的條件下溶脹30分鐘，加入2份溶于四氫呋喃中的正丁胺改性的三嗪衍生物，于45℃下反應3h；反應結束后，過濾、洗滌冷凍干燥，得到改性纖維素納米晶體。實施例3一種三嗪衍生物改性纖維素納米晶體的制備方法，其配方比例按摩爾份數計，實施步驟如下：(1)將2份三氯均三嗪分散到丙酮中，使其溶解至透明，逐滴加入2份溶于甲苯的異丁胺溶液，于1℃下反應5h；反應過程中加堿使反應體系的ph維持在8，反應結束后，洗滌、重結晶，得到異丁胺改性的三嗪衍生物；(2)將0.010份纖維素納米晶體分散到堿液中，使纖維素納米晶體在ph＝10的條件下溶脹30分鐘，加入2份溶于四氫呋喃中的異丁胺改性的三嗪衍生物，于45℃下反應3h；反應結束后，過濾、洗滌冷凍干燥，得到改性纖維素納米晶體。實施例4一種三嗪衍生物改性纖維素納米晶體的制備方法，其配方比例按摩爾份數計，實施步驟如下：(1)將3份三氯均三嗪分散到丙酮中，使其溶解至透明，逐滴加入3份溶于甲苯的己胺，于2℃下反應6h；反應過程中加堿使反應體系的ph維持在9，反應結束后，洗滌、重結晶，得到己胺改性的三嗪衍生物；(2)將0.015份纖維素納米晶體分散到堿液中，使纖維素納米晶體在ph＝10的條件下溶脹30分鐘，加入3份溶于四氫呋喃中的己胺改性的三嗪衍生物，于50℃下反應4h；反應結束后，過濾、洗滌冷凍干燥，得到改性纖維素納米晶體。實施例5一種三嗪衍生物改性纖維素納米晶體的制備方法，其配方比例按摩爾份數計，實施步驟如下：(1)將4份三氯均三嗪分散到溶劑中，使其溶解至透明，逐滴加入4份溶于甲苯的十二胺，于3℃下反應7h；反應過程中加堿使反應體系的ph維持在10，反應結束后，洗滌、重結晶，得到十二胺改性的三嗪衍生物；(2)將0.020份纖維素納米晶體分散到堿液中，使纖維素納米晶體在ph＝10的條件下溶脹30分鐘，加入4份溶于四氫呋喃中的十二胺改性的三嗪衍生物，于55℃下反應5h；反應結束后，過濾、洗滌冷凍干燥，得到改性纖維素納米晶體。實施例6一種三嗪衍生物改性纖維素納米晶體的制備方法，其配方比例按摩爾份數計，實施步驟如下：(1)將5份三氯均三嗪分散到溶劑中，使其溶解至透明，逐滴加入5份溶于甲苯的十二胺，于4℃下反應8h；反應過程中加堿使反應體系的ph維持在11，反應結束后，洗滌、重結晶，得到十二胺改性的三嗪衍生物；(2)將0.025份纖維素納米晶體到堿液中，使纖維素納米晶體在ph＝10的條件下溶脹30分鐘，加入5份溶于四氫呋喃中的十二胺改性的三嗪衍生物，于60℃下反應6h；反應結束后，過濾、洗滌冷凍干燥，得到改性纖維素納米晶體。本發明制得的改性納米纖維素的各項檢測指標如表1所示：表1實施例起始分解溫度(℃)接觸角(°)實施例115963實施例227787實施例327190實施例430291實施例533197實施例6338105當前第1頁12