[发明专利]一种纳米纤维素/黏土透明纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米纤维素/黏土透明纳米复合材料及其制备方法。该复合材料包括如下组分：纳米纤维素、黏土、助剂和水。所述制备方法为采用纳米纤维素A剥离黏土，将得到的黏土剥离液与纳米纤维素B混合搅拌，经干燥处理后得到纳米纤维素/黏土透明纳米复合材料。本发明所制备的聚合物透明纳米复合材料在具有优异阻燃性、高强度、高模量、高气液阻隔性的同时，还赋予了质轻、环保、透光率高等特性。经测试，所制备的聚合物透明纳米复合材料厚度为77~83µm，750nm波长下透光率达到80%以上，有望取代部分传统透明材料，应用于产品包装、航空航天、汽车工业、军工产品、电子电器等领域。

技术领域

本发明属于聚合物透明材料领域，具体涉及一种纳米纤维素/黏土透明纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料具有优异的物理力学性能、耐热性和气体液体阻隔性能、各向异性等，相较于常规聚合物复合材料轻得多的质量和成本低廉等优点，使其具有极其广阔的应用前景。但在现阶段聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料研究中，由于工艺和条件的不成熟，并不能在保持其优良特性的情况下使其透明化，极大限制了其在透明材料领域的应用。

中国专利公开号CN 1569953A公开了一种耐热性高、透明度好、不易变黄的聚合物/蒙脱土纳米复合材料及其制备方法，通过两次插层，制得新型活性有机蒙脱土，再与聚甲基丙烯酸甲酯混合制备复合材料，但该种复合材料中蒙脱土含量只有0.2-0.8%，树脂含量过高，因树脂不易分解，污染环境，并不符合当今绿色环保的理念。

聚合物/黏土复合材料中黏土的剥离程度越高，分散性越好，越有利于形成网络，从而进一步增强其光泽度和透明度。Akira Isogai等人制备了一种超强、高阻气性的纳米纤维素/瓷土层状复合材料，通过瓷土、纳米纤维素的共混制备，制备过程虽然对瓷土进行过机械处理，但由于处理工艺的限制，并没有得到完全剥离的瓷土片层结构，瓷土仍保持着层状的骨架结构，因此所制备的复合材料的透明性受到了限制。（CN Wu，T Saito，SFujisawa，H Fukuzumi，A Isogai，et all. Ultrastrong and High Gas-BarrierNanocellulose/Clay-Layered Composites, 《Biomacromolecules》, 2012, 13(6):1927-32)。

因此，研发出一种纳米纤维素/黏土透明纳米复合材料及其制备方法，用于解决现有技术中，聚合物/黏土复合材料制备技术方案，存在着原料不环保、生产操作繁琐、黏土剥离程度低、复合材料透明度低以及综合成本高等缺陷，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种纳米纤维素/黏土透明纳米复合材料及其制备方法，用于克服现有技术存在的不足，制备一种绿色、无毒、低廉、可再生、易降解的聚合物透明纳米复合材料。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案。

一种纳米纤维素/黏土透明纳米复合材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一：将黏土、纳米纤维素A和水混合，搅拌均匀后机械处理、离心处理，得到黏土剥离液；

步骤二：将黏土剥离液与纳米纤维素B、助剂混合，机械搅拌后，经干燥处理，得到所述纳米纤维素/黏土透明纳米复合材料。

进一步优化的，步骤一中所述黏土为高岭土、蒙脱土和伊利石中的一种或多种。

进一步优化的，步骤一中所述纳米纤维素A为微纤化纤维素、微晶化纤维素和细菌纤维素中的一种。

进一步优化的，步骤一中，以重量份数计，所述黏土为90-95份，纳米纤维素A为5-10份；所述黏土、纳米纤维素A和水的混合液浓度为1-10mg/mL。