一种具有氨敏变色功能的强韧PBAT基复合材料及其制备方法与应用

本发明属于高分子材料，具体涉及一种具有氨敏变色功能的强韧pbat基复合材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、传统工程塑料，例如聚乙烯（pe）、聚丙烯（pp）、聚苯乙烯（ps）等，废弃后难以降解，最终会成为污染土壤和水的固体废物。另外，化石燃料资源的枯竭增加了人们对源自可再生资源的原材料的兴趣。聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(pbat)属于典型的石化基生物可降解塑料，也是目前全球范围内研究最多、应用效果最好的生物可降解塑料之一。虽然pbat材料已经具有良好的生物降解性，但在力学性能、强度、使用性能、生产成本、经济效益等方面还有很大的提升空间，pbat材料改性后，原有的一些缺点和弊端都可以得到大幅度改善和提升。淀粉纳米晶是一类来源于淀粉，且有绿色、可食用、高比表面积、高结晶度等特点的生物基纳米材料，常被用作生物可降解膜的“纳米填料”。然而，亲水性的淀粉纳米晶难以有效地分散在有机溶剂（如三氯甲烷）以及疏水性的pbat基质中，这不利于淀粉纳米晶对pbat基复合材料的改性作用，从而限制了淀粉纳米晶用作pbat材料的“纳米填料”。本发明利用功能化淀粉纳米晶作为功能性填料，可有效地分散在疏水性的pbat基质中，以此来改善pbat材料的力学强度、断裂伸长率、韧性、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氨气响应变色等性能，开发具有氨敏变色功能的强韧pbat基复合材料，拓宽其在食品包装、智能材料、氨气检测、环境监测与安全等领域的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种具有氨敏变色功能的强韧pbat基复合材料及其制备方法与应用。该复合材料具有优异的力学强度、断裂伸长率、韧性、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氨气响应变色等性能，同时还能保持较高的可见光透明性，可用作智能指示材料，且该复合材料制备工艺简单、环保、成本低廉、适于放大生产。

2、本发明技术方案：

3、 本发明提供了一种具有氨敏变色功能的强韧pbat基复合材料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：pbat 100份，功能化淀粉纳米晶1-3份；

4、所述功能化淀粉纳米晶，其制备方法包括以下步骤：

5、 （1）将200份的玉米淀粉加入至5000份的去离子水中，在90℃下搅拌30min，得到淀粉溶液，然后再加入5000份的乙醇，在90℃下继续搅拌75min，待冷却至室温，随后依次经离心分离、乙醇洗涤、干燥，得到白色的淀粉纳米晶，备用；

6、 （2）称取步骤(1)所得淀粉纳米晶40份，将其加入至3000份的乙醇中，在室温下搅拌30min，得到均匀的淀粉纳米晶分散液，备用；

7、 （3）取54份的六水合三氯化铁，将其溶于1000份的甲醇中，得到均匀的三氯化铁溶液，备用；

8、 （4）将步骤(3)所得的三氯化铁溶液加入至步骤(2)所得的淀粉纳米晶分散液中，在室温下搅拌12h，得到均匀的共混液，备用；

9、 （5）取96.6份的2-吲哚甲酸和33.6份的氢氧化钾溶于1500份的甲醇中，得到均匀的共混液，备用；

10、 （6）将步骤(5)所得溶液加入至步骤(4)所得的共混液中，在室温下搅拌反应24h，随后依次经离心分离、乙醇洗涤、干燥，即得到功能化淀粉纳米晶（其颜色为棕褐色）。

11、本发明还提供了上述具有氨敏变色功能的强韧pbat基复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

12、 （1）将1-3份的功能化淀粉纳米晶加入至2000份三氯甲烷中，在室温下超声30min，随后搅拌30min，得到均匀的分散液，备用；

13、 （2）将100份的pbat加入至步骤（1）所得的分散液中，在室温下搅拌2h，得到均匀的成膜液，备用；

14、 （3）将步骤(2)所得的成膜液浇注到平底玻璃皿中，在45℃的烘箱中干燥12 h，即得到具有氨敏变色功能的强韧pbat基复合材料。

15、所述一种具有氨敏变色功能的强韧pbat基复合材料的应用，其特征在于，用于食品包装、智能材料、氨气检测、环境监测与安全等领域。

16、与现有技术相比较，本发明具有的有益效果：

17、本发明利用功能化淀粉纳米晶作为功能性填料，可有效地分散在疏水性的pbat基质中，获得均匀、致密的强韧pbat基复合材料；此外，本发明所制备得到的强韧pbat基复合材料具有优异的力学强度、断裂伸长率、韧性、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氨气响应变色、生物可降解等性能，同时还能保持较高的可见光透明性，可用作智能指示材料，且制备工艺简单、环保、成本低廉、适于放大生产，在食品包装、智能材料、氨气检测、环境监测与安全等领域具有广泛的应用价值。

技术特征：

1.一种具有氨敏变色功能的强韧pbat基复合材料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：pbat 100份，功能化淀粉纳米晶1-3份；

2.根据权利要求1所述的具有氨敏变色功能的强韧pbat基复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的具有氨敏变色功能的强韧pbat基复合材料的应用，其特征在于，用于食品包装、智能材料、氨气检测、环境监测与安全领域。

技术总结
本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种具有氨敏变色功能的强韧PBAT基复合材料及其制备方法与应用，该复合材料是由如下原料制备而成的：PBAT、功能化淀粉纳米晶。本发明还提供了上述强韧PBAT基复合材料的制备方法，所制备的复合材料具有优异的力学强度、断裂伸长率、韧性、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氨气响应变色、生物可降解等性能，同时能保持较高的可见光透明性，可用作智能指示材料，且该复合材料制备工艺简单，在食品包装、智能材料、生物医学、氨气检测、环境监测与安全等领域具有广泛的应用价值。

技术研发人员：邹志明,魏东,胡宗璇,唐群,李和平,郑光禄,杨莹莹,刘金聚
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15