[发明专利]一种利用Pickering乳液制备再生纳米纤维素/聚苯乙烯复合材料的方法

说明书

本发明涉及一种利用Pickering乳液制备再生纳米纤维素/聚苯乙烯复合材料的方法，包括：Pickering乳液制备，再生纳米纤维素/聚苯乙烯复合材料制备。本发明使用再生纳米纤维素制备Pickering乳液，乳液稳定性高，可以实现稳定的苯乙烯聚合；制备得到的再生纳米纤维素/聚苯乙烯复合材料，再生纳米纤维素在聚苯乙烯中良好的分散，具有良好的透明性、热力学稳定性、生物可降解性和生物相容性，可以用于透明材料、环保塑料、生物医药材料等领域。

技术领域

本发明属于生物质纳米材料与有机高分子化合物的复合材料制备领域，特别涉及一种利用Pickering乳液制备再生纳米纤维素/聚苯乙烯复合材料的方法。

背景技术

近年来，使用生物质纳米材料制备复合材料越来越受到人们的关注。2009年生物质纳米材料的全球市场价值约2540亿美元，这个数字预计在2020年达到3万亿美元。生物质纳米复合材料已经广泛应用于化学、物理、催化、材料科学、生物医药等领域(Trache D,Hussin M H,Haafiz M K M,et al.Recent progress in cellulose nanocrystals:sources and production[J].Nanoscale,2017,9(5):1763-1786)。在各种生物质材料中，纤维素因为原料来源广泛，被认为是一种取之不尽的材料，它满足了人们对绿色和生物相容产品日益增长的需求(Klemm D,Kramer F,Moritz S,et al.Nanocelluloses:a newfamily of nature-based materials[J].Angewandte Chemie International Edition,2011,50(24):5438-5466)。纳米纤维素是指在某一尺度上处于纳米尺寸的纤维素大分子集聚体。纳米纤维素因其大比表面积、高反应活性、可生物降解性及可再生性等优点，成为了新的研究热点。制备纳米纤维素复合材料面临的最大问题是亲水的纳米纤维素很难在疏水的聚合物中良好的分散。这是因为纳米纤维素表面有很强的氢键作用，极性的纳米纤维素容易在非极性聚合物基质中聚集。为了解决这个问题，最常用的方法是对纳米纤维素进行酯化、硅烷化、表面接枝等表面疏水改性。但表面改性会破坏纤维间的氢键作用力，降低复合材料的性能(Khalil H P S A,Bhat A H,Yusra A F I.Green composites fromsustainable cellulose nanofibrils:A review[J].Carbohydrate Polymers,2012,87(2):963-979；Zhang Y,Wu J,Wang B,et al.Cellulose nanofibril-reinforcedbiodegradable polymer composites obtained via a Pickering emulsion approach[J].Cellulose,2017,24(8):3313-3322)。

传统的乳液聚合是使用小分子的表面活性剂稳定疏水的油相单体。使用固体粒子代替传统的表面活性稳定单体(Pickering乳液)进行原位聚合，在解决纳米纤维素不能在聚合物中良好分散的问题上具有良好的应用前景。与传统地使用表面活性剂的乳液相比，Pickering具有用量小、稳定、对环境无污染等优点。贾雪娟等使用溶解再生的方法制备了产率高、悬浮稳定性好的再生纳米纤维素，同时发现，再生纳米纤维素可以用于稳定Pickering乳液，在复合材料具有很广泛的应用前景(Jia X,Xu R,Shen W,etal.Stabilizing oil-in-water emulsion with amorphous cellulose[J].FoodHydrocolloids,2015,43:275-282)。

发明内容