[发明专利]生物基棒状颗粒双结构单色复合材料及制备方法和应用

权利要求书

1.生物基棒状颗粒双结构单色复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）制备生物基棒状颗粒：利用不同的纳米化技术处理并进行表面修饰得到同为一维棒状结构但尺寸、化学组成、结晶结构、表面理化性质、折射率有差异的两种生物基棒状颗粒，其中生物基棒状颗粒一种为折射率较低的纤维素纳米晶或表面修饰的纤维素纳米晶，另一种为折射率较高的甲壳素纳米晶或表面修饰的甲壳素纳米晶；

（2）制备结构单色复合膜材料：将热塑性聚合物与步骤（1）制备的纤维素纳米晶或表面修饰的纤维素纳米晶取向排列形成的纳米颗粒在45±5℃干燥过夜，利用聚合熔体的流动性通过双螺杆挤出机将生物基棒状纳米颗粒取向排列形成的纳米颗粒与具有60~180℃宽熔融温度范围的热塑性聚合物均匀混合，热加工成型得到含有生物基棒状纳米颗粒取向排列形成的纳米颗粒复合的结构单色复合膜材料；

（3）制备结构单色组装阵列基膜材料：将步骤（1）制备的另一折射率较高的甲壳素纳米晶或表面修饰的甲壳素纳米晶分散于溶剂中得到浓度为0.5~4 wt%的悬浮液，控制组装条件进行取向组装得到另一结构色发光的结构单色组装阵列基膜材料；

（4）制备生物基棒状颗粒双结构单色复合材料：将步骤（2）制备的结构单色复合膜材料取两片分别作为上层和下层、步骤（3）制备的结构单色组装阵列基膜材料作为中间夹层于模具中后置于热压机中，在80~200℃利用聚合物的热塑性及热处理后链段运动能力进行热成型使结构单色复合膜材料与结构单色组装阵列基膜材料复合一体，得到生物基棒状颗粒双结构单色复合材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中纤维素纳米晶来源为棉花、针叶木、亚麻、海鞘、棉杆或甘蔗渣类中一种；甲壳素纳米晶的来源为蟹壳、虾壳、蘑菇中一种。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中纤维素纳米晶为具有高热稳定性无硫纤维素纳米晶，采用超声辅助低浓度硫酸水解方法制备，硫酸浓度为10%~20%，处理温度为145℃，处理时间为120 ~ 240 min，再经400W超声处理30 ~ 120min，得到长度为50~500nm的纤维素纳米晶。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中甲壳素纳米晶处理方法为TEMPO氧化，得到表面羧基含量为0.2~0.8 mmol/g、长度为200~600 nm的甲壳素纳米晶。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中热塑性聚合物为聚己内酯、聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丙烯、聚乙烯或非晶聚苯乙烯中一种。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中双螺杆挤出机上下模温度为80~200℃，螺杆挤出速率为50~150 rad/min，调控确保挤出过程中棒状纳米颗粒取向排列的纳米颗粒不会改变结构。

7.一种如权利要求1~6任一所述生物基棒状颗粒双结构单色复合材料制备方法制备的生物基棒状颗粒双结构单色复合材料产品。

8.如权利要求7所述的生物基棒状颗粒双结构单色复合材料产品在光学防伪、传感防伪领域中的应用。