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(fā)明屬于高分子材料
技術(shù)領(lǐng)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(shù)：
：纖維素納米晶體(cnc)具有生物相容、原料易得、高強(qiáng)、可生物降解、價(jià)格低廉、形貌獨(dú)特等優(yōu)點(diǎn)，常作為如玻璃纖維、無機(jī)填料等傳統(tǒng)增強(qiáng)相的重要替代物，在工程材料等領(lǐng)域備受關(guān)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(tuán)電離后，會(huì)使cnc的表面帶有負(fù)電荷，同種電荷的相互排斥作用使得cnc穩(wěn)定分散在水中。然而，硫酸酯基對(duì)cnc的熱分解具有一定的催化作用，這使得cnc的熱穩(wěn)定性較差；此外，cnc表面所含的大量羥基使其表現(xiàn)出較強(qiáng)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(shí)際應(yīng)用受到限制。因此，要擴(kuò)大cnc的使用范圍，對(duì)其進(jìn)行改性勢(shì)在必行。本發(fā)明先采用脂肪胺與三氯均三嗪(tct)反應(yīng)，合成改性劑，然后將其用于cnc的改性。通過選用碳鏈長(zhǎng)度不同的脂肪胺與tct反應(yīng)，合成含不同長(zhǎng)度碳鏈的三嗪衍生物改性劑，最終實(shí)現(xiàn)改性cnc熱穩(wěn)定性和疏水性的調(diào)控，擴(kuò)大改性cnc在工程材料等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)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(yīng)，在cnc表面引入疏水碳鏈，以提高改性cnc的熱穩(wěn)定性和疏水性。本發(fā)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(shù)計(jì)。本發(fā)明提供了三嗪衍生物的合成方法及其用于cnc改性的技術(shù)方案，分為兩個(gè)階段，參數(shù)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(yīng)4～8h；反應(yīng)過程中加堿使反應(yīng)體系的ph維持在7～11，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌、重結(jié)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(yīng)2～6h；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、洗滌冷凍干燥，得到改性cnc。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以合成含不同長(zhǎng)度碳鏈的三嗪衍生物并將其用于cnc的改性。通過調(diào)整改性劑所含的碳鏈長(zhǎng)度來不同程度地提高改性cnc的熱穩(wěn)定性和疏水性。本發(fā)明所述的三嗪衍生物及其改性cnc的各項(xiàng)性能可采用以下指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)：(1)熱穩(wěn)定性：采用sdta851e熱重分析儀測(cè)試改性前后cnc的熱穩(wěn)定性，測(cè)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(cè)量?jī)x測(cè)定動(dòng)態(tài)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(dòng)態(tài)接觸角具體實(shí)施方式本發(fā)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(fā)明的關(guān)鍵是合成含不同長(zhǎng)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(wěn)定性和疏水性。具體實(shí)施分為兩部分，一是使用碳鏈長(zhǎng)度不同的脂肪胺與三氯均三嗪反應(yīng)，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(zhǎng)度，調(diào)整對(duì)纖維素納米晶體的改性效果。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)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(shù)計(jì)，實(shí)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(yīng)4h；反應(yīng)過程中加堿使反應(yīng)體系的ph維持在7，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌、重結(jié)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(yīng)2h；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、洗滌冷凍干燥，得到改性纖維素納米晶體。實(shí)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(shù)計(jì)，實(shí)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(yīng)5h；反應(yīng)過程中加堿使反應(yīng)體系的ph維持在8，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌、重結(jié)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(yīng)3h；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、洗滌冷凍干燥，得到改性纖維素納米晶體。實(shí)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(shù)計(jì)，實(shí)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(yīng)5h；反應(yīng)過程中加堿使反應(yīng)體系的ph維持在8，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌、重結(jié)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(yīng)3h；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、洗滌冷凍干燥，得到改性纖維素納米晶體。實(shí)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(shù)計(jì)，實(shí)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(yīng)6h；反應(yīng)過程中加堿使反應(yīng)體系的ph維持在9，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌、重結(jié)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(yīng)4h；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、洗滌冷凍干燥，得到改性纖維素納米晶體。實(shí)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(shù)計(jì)，實(shí)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(yīng)7h；反應(yīng)過程中加堿使反應(yīng)體系的ph維持在10，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌、重結(jié)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(yīng)5h；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、洗滌冷凍干燥，得到改性纖維素納米晶體。實(shí)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(shù)計(jì)，實(shí)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(yīng)8h；反應(yīng)過程中加堿使反應(yīng)體系的ph維持在11，反應(yīng)結(jié)束后，洗滌、重結(jié)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(yīng)6h；反應(yīng)結(jié)束后，過濾、洗滌冷凍干燥，得到改性纖維素納米晶體。本發(fā)明制得的改性納米纖維素的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)如表1所示：表1實(shí)施例起始分解溫度(℃)接觸角(°)實(shí)施例115963實(shí)施例227787實(shí)施例327190實(shí)施例430291實(shí)施例533197實(shí)施例6338105當(dāng)前第1頁12