本發明專利技術涉及一種竹材復合材料及其制備方法和應用，涉及竹材材料技術領域，所述竹材復合材料包括以下原料：全降解材料和改性竹粉；所述改性竹粉的制備方法包括以下步驟：將竹粉和沼液進行混合發酵，得到第一竹粉；將所述第一竹粉和如式I所示的咪唑類離子液體為原料經偶聯劑復合改性處理，得到所述改性竹粉。本發明專利技術中改性竹粉與全降解材料基體的相容性佳，可以在不額外添加相容劑的情況下，實現高含量的竹粉填充并保證所得竹材復合材料的力學性能，進一步提高了竹材復合材料的環保性和降低了生產成本，彌補了現有技術的不足。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及竹材材料，尤其涉及一種竹材復合材料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、隨著全球對環境保護和資源可持續利用的重視，傳統塑料材料因其不可降解性引發的環境污染問題日益凸顯。因此，尋找和開發環保、可降解的新型材料成為當前材料科學研究的熱點之一。竹材作為一種快速再生、資源豐富的天然材料，因其優異的力學性能、生物降解性和低成本等特點，在替代傳統塑料材料方面具有巨大的潛力。
2、然而，直接將竹材用于復合材料制備時，存在與塑料基體相容性差、易吸水膨脹、力學性能難以保證等問題，尤其是竹材添加量超過10％時，上述問題更為明顯，從而大大限制了竹材復合材料的進一步應用。為了克服這些缺點，需要對竹材進行改性處理，以提高其與塑料基體的相容性和復合材料的整體性能。現有的竹材改性方法主要包括物理改性、化學改性和生物改性等。其中，化學改性因其效果顯著、操作簡便而備受關注。但傳統的化學改性方法往往需要使用大量的酸性溶液或堿性溶液進行表面改性，不僅增加了生產成本，還對環境造成二次污染。因此，開發一種環保、高效的竹材改性方法并成為當前研究的重點。因此，開發一種環保、高效的竹材改性方法成為當前研究的重點，以滿足其在竹材復合材料中應用需求。
技術實現思路
1、為解決上述問題，本專利技術提供了一種竹材復合材料及其制備方法和應用。
2、第一方面，本專利技術提供了一種竹材復合材料，所述竹材復合材料包括以下原料：全降解材料和改性竹粉；
3、所述改性竹粉的制備方法包括以下步驟：
4、將竹粉和沼液進行混合發酵，得到第一竹粉；
5、將所述第一竹粉和如式i所示的咪唑類離子液體為原料經偶聯劑復合改性處理，得到所述改性竹粉；
6、其中，所述式i：r1選自碳鏈數為c8～c10中的任意一種直鏈烷基，r2選自甲基或乙基，x-為鹵素陰離子；
7、所述第一竹粉、所述咪唑類離子液體和所述偶聯劑的重量比為100:(7～13):(2～5)。
8、進一步地，將竹粉和沼液進行混合發酵，得到第一竹粉的步驟包括以下過程：
9、于30～40℃溫度條件下，將竹粉、沼液、重量百分數為0.3～0.8wt％的葡萄糖水溶液和水進行混合發酵3～5天，后進行過濾和干燥，得到所述第一竹粉。
10、進一步地，所述竹粉、所述沼液、所述重量百分數為0.3～0.8wt％的葡萄糖水溶液和所述水的重量比為(8～15):(1～3):(1～3):(10～20)。
11、進一步地，將所述第一竹粉和如式i所示的咪唑類離子液體為原料經偶聯劑復合改性處理，得到所述改性竹粉的步驟包括以下過程：
12、于50～65℃和超聲功率為200～400w條件下，將所述第一竹粉、所述咪唑類離子液體和所述偶聯劑加入水中進行超聲混合攪拌1～3小時，后進行過濾和干燥，得到所述改性竹粉。
13、進一步地，所述咪唑類離子液體選自1-辛基-3-甲基咪唑氯鹽、1-壬基-3-甲基咪唑氯鹽或1-癸基-3-甲基咪唑氯鹽；所述全降解材料選自聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯和聚對苯二甲酸-己二酸丁二醇酯中的至少一種；所述偶聯劑是由重量比為(1～3):(5～8)的脂肪族聚氧乙烯醚和硅烷偶聯劑復配所得。
14、進一步地，所述改性竹粉占所述竹材復合材料原料總重量的重量百分比≥10％。
15、進一步地，以重量份數計，所述竹材復合材料包括以下組分：
16、聚對苯二甲酸-己二酸丁二醇酯70～90份和改性竹粉10～30份。
17、第二方面，本專利技術提供了第一方面任一項所述的竹材復合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
18、得到所述改性竹粉；
19、將所述改性竹粉和所述竹材復合材料中剩余原料進行熔融共混，得到所述竹材復合材料。
20、第三方面，本專利技術提供了第一方面和第二方面任一項所述的竹材復合材料在制備食品包裝材料中的應用。
21、第四方面，本專利技術提供了一種降解餐盒，所述降解餐盒是采用第一方面和第二方面任一項所述的竹材復合材料制得。
22、本專利技術提供的上述技術方案與現有技術相比至少具有如下優點：
23、本專利技術提供了一種竹材復合材料，本專利技術中改性竹粉與全降解材料基體的相容性佳，可以在不額外添加相容劑的情況下，實現高含量的竹粉填充并保證所得竹材復合材料的力學性能，進一步提高了竹材復合材料的環保性和降低了生產成本，彌補了現有技術的不足。
24、具體來說：
25、1)將竹粉和沼液進行混合發酵，通過發酵過程，微生物能夠分解竹粉中的部分木質素和半纖維素，破壞竹粉中的纖維結構，降低其結晶度，并增加表面粗糙度和孔隙率。同時，微生物代謝產生的有機酸和其他小分子化合物也可與竹粉表面的官能團發生反應，引入更多的活性位點，有助于提高竹粉與塑料基體的相互作用以及后續與其他添加劑(如偶聯劑、離子液體)的相互作用，增強改性效果。另外，相較于傳統采用酸洗或堿洗的竹粉表面改性技術，本專利技術不會額外產生強酸或強堿廢水，反應條件更加溫和和環保。
26、2)含有適宜直鏈烷基碳鏈長度的咪唑類離子液體和偶聯劑通過化學鍵或絡合等靜電作用與竹粉表面的官能團進行相互作用，這種相互作用不僅改變了竹粉表面的化學性質，還增強了其與塑料基體的相互作用力。一方面，咪唑類離子液體上的c8～c10的直鏈烷基長度適中，既保證了足夠的疏水性和與塑料基體的相容性，改變竹粉表面的化學組成和物理結構，使其更加親油，從而增加與塑料基體的相容性，又避免了過長鏈可能導致的空間位阻效應。另一方面，偶聯劑在竹粉和塑料基體之間起到橋梁作用，其分子一端能與竹粉表面的官能團反應，另一端則能與塑料基體相容，從而增強兩者之間的界面結合力。咪唑類離子液體與偶聯劑共同作用于竹粉表面，不僅增強了竹粉表面的非極性部分，還提高了其與塑料基體的相容性，有利于實現高含量的竹粉填充并保證材料的力學性能。
27、綜上所述，本專利技術提供的竹材復合材料及其改性竹粉制備方法通過混合發酵以及咪唑類離子液體與偶聯劑復合改性處理的協同作用，實現了竹粉與塑料基體之間的緊密結合和高性能復合材料的制備。這種復合材料不僅具有優異的力學性能和加工性能，還具有良好的環保性和可降解性，具有廣泛的應用前景。
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【技術保護點】
1.一種竹材復合材料，其特征在于，所述竹材復合材料包括以下原料：全降解材料和改性竹粉；
2.根據權利要求1所述的竹材復合材料，其特征在于，將竹粉和沼液進行混合發酵，得到第一竹粉的步驟包括以下過程：
3.根據權利要求2所述的竹材復合材料，其特征在于，所述竹粉、所述沼液、所述重量百分數為0.3～0.8wt％的葡萄糖水溶液和所述水的重量比為(8～15):(1～3):(1～3):(10～20)。
4.根據權利要求1所述的竹材復合材料，其特征在于，將所述第一竹粉和如式I所示的咪唑類離子液體為原料經偶聯劑復合改性處理，得到所述改性竹粉的步驟包括以下過程：
5.根據權利要求1所述的竹材復合材料的制備方法，其特征在于，所述咪唑類離子液體選自1-辛基-3-甲基咪唑氯鹽、1-壬基-3-甲基咪唑氯鹽或1-癸基-3-甲基咪唑氯鹽；所述全降解材料選自聚乳酸、聚丁二酸丁二醇酯和聚對苯二甲酸-己二酸丁二醇酯中的至少一種；所述偶聯劑是由重量比為(1～3):(5～8)的脂肪族聚氧乙烯醚和硅烷偶聯劑復配所得。
6.根據權利要求1所述的竹材復合材料，其特征在于，所述改性竹粉占所述竹材復合材料原料總重量的重量百分比≥10％。
7.根據權利要求1所述的竹材復合材料，其特征在于，以重量份數計，所述竹材復合材料包括以下組分：
8.一種權利要求1～7任一項所述的竹材復合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
9.權利要求1～8任一項所述的竹材復合材料在制備食品包裝材料中的應用。
10.一種降解餐盒，其特征在于，所述降解餐盒是采用權利要求1～8任一項所述的竹材復合材料制得。
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【技術特征摘要】
1.一種竹材復合材料，其特征在于，所述竹材復合材料包括以下原料：全降解材料和改性竹粉；
2.根據權利要求1所述的竹材復合材料，其特征在于，將竹粉和沼液進行混合發酵，得到第一竹粉的步驟包括以下過程：
3.根據權利要求2所述的竹材復合材料，其特征在于，所述竹粉、所述沼液、所述重量百分數為0.3～0.8wt％的葡萄糖水溶液和所述水的重量比為(8～15):(1～3):(1～3):(10～20)。
4.根據權利要求1所述的竹材復合材料，其特征在于，將所述第一竹粉和如式i所示的咪唑類離子液體為原料經偶聯劑復合改性處理，得到所述改性竹粉的步驟包括以下過程：
5.根據權利要求1所述的竹材復合材料的制備方法，其特征在于，所述咪唑類離子液體選自1-辛基-3-甲基咪唑氯鹽、1-壬基-3-甲基咪唑氯鹽或...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊建國，黃紅，楊懿琳，
申請(專利權)人：廣州以竹代塑新型材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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