一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料及其制备方法和应用

本发明涉及纳米复合材料，具体为一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着3d打印技术的发展，对打印材料的性能要求越来越高，传统的3d打印材料如塑料、树脂等虽然使用广泛，但在力学性能、生物相容性及环境友好性方面存在局限，因此，开发新型的3d打印材料以满足更高的性能要求成为研究热点。

2、纤维素纳米晶cncs作为一种可再生、生物相容且具有优异力学性能的纳米材料，是制备高性能复合材料的理想增强剂，然而，目前将纤维素纳米晶应用于3d打印材料的研究还相对较少，且存在分散性差、打印精度低的问题。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料及其制备方法和应用，解决了上述的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料，其按重量组分包括：聚乙二醇120—300份、纤维素纳米晶水溶液80—120份、聚乳酸粉末100—190份。

5、本发明进一步设置为：其按重量组分包括：聚乙二醇120份、纤维素纳米晶水溶液120份、聚乳酸粉末120份。

6、本发明进一步设置为：其按重量组分包括：聚乙二醇213份、纤维素纳米晶水溶液100份、聚乳酸粉末106份。

7、本发明进一步设置为：其按重量组分包括：聚乙二醇300份、纤维素纳米晶水溶液80份、聚乳酸粉末190份。

8、本发明进一步设置为：所述聚乳酸粉末为微米级粉末。

9、本发明进一步设置为：所述纤维素纳米晶水溶液中纤维素纳米晶质量百分比包括0.3％—1.2％。

10、本发明还公开了一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

11、s1、原料称重：按照120-300：80-120：100-190：30-100的重量比依次称取聚乙二醇、纤维素纳米晶水溶液和聚乳酸粉末；

12、s2、物理增容：将纤维素纳米晶水溶液置于电热恒温水槽中，在60℃水浴下进行加入聚乙二醇，以500rpm的速度搅拌1h，获取包覆处理液；

13、s3、共混烘干：将聚乳酸粉末投入s2中的包覆处理液中，在60℃水浴下以500rpm的速度搅拌1h，超声处理30min后经烘箱烘干，获取纤维素纳米晶增强的纳米复合材料粉末；

14、s4、干燥存储：将纤维素纳米晶增强的纳米复合材料粉末置于干燥处密封存储。

15、本发明进一步设置为：所述聚乳酸粉末为微米级粉末。

16、本发明进一步设置为：所述纤维素纳米晶水溶液中纤维素纳米晶的质量百分比包括0.3％—1.2％。

17、本发明还公开了一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料在3d打印中的应用。

18、(三)有益效果

19、本发明提供了一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料及其制备方法和应用。具备以下有益效果：

20、本发明通过引入纤维素纳米晶作为增强剂，显著提高了复合材料的强度和模量，具有良好的力学性能和热稳定性，适合用于制造高强度要求的3d打印部件，并且通过聚乙二醇和纤维素纳米晶水溶液共混的方式，实现物理增容，有效解决了纤维素纳米晶在聚合物基质中分散性差的问题，为复合材料的整体性能和稳定性提高提供保障，并且具有良好的环保性。

技术特征：

1.一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料，其特征在于：其按重量组分包括：聚乙二醇120—300份、纤维素纳米晶水溶液80—120份、聚乳酸粉末100—190份。

2.根据权利要求1所述的一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料，其特征在于：其按重量组分包括：聚乙二醇120份、纤维素纳米晶水溶液120份、聚乳酸粉末120份。

3.根据权利要求1所述的一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料，其特征在于：其按重量组分包括：聚乙二醇213份、纤维素纳米晶水溶液100份、聚乳酸粉末106份。

4.根据权利要求1所述的一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料，其特征在于：其按重量组分包括：聚乙二醇300份、纤维素纳米晶水溶液80份、聚乳酸粉末190份。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料，其特征在于：所述聚乳酸粉末为微米级粉末。

6.根据权利要求1-4任一所述的一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料，其特征在于：所述纤维素纳米晶水溶液中纤维素纳米晶质量百分比包括0.3％—1.2％。

7.一种应用于权利要求5所述的一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种制备方法，其特征在于：所述聚乳酸粉末为微米级粉末。

9.根据权利要求7所述的一种制备方法，其特征在于：所述纤维素纳米晶水溶液中纤维素纳米晶的质量百分比包括0.3％—1.2％。

10.一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料的应用，其特征在于：纤维素纳米晶增强纳米复合材料在3d打印中的应用。

技术总结
本发明公开了一种纤维素纳米晶增强纳米复合材料及其制备方法和应用，其包括聚乙二醇、纤维素纳米晶水溶液和聚乳酸粉末，其制备方法包括以下步骤：S1、原料称重；S2、物理增容；S3、共混烘干；S4、干燥存储；本发明涉及纳米复合材料技术领域。该纤维素纳米晶增强纳米复合材料及其制备方法和应用，通过引入纤维素纳米晶作为增强剂，显著提高了复合材料的强度和模量，具有良好的力学性能和热稳定性，适合用于制造高强度要求的3D打印部件，并且通过聚乙二醇和纤维素纳米晶水溶液共混的方式，实现物理增容，有效解决了纤维素纳米晶在聚合物基质中分散性差的问题，为复合材料的整体性能和稳定性提高提供保障，并且具有良好的环保性。

技术研发人员：方坤成,李楠,吴俊超,胡耀洲,卢明威,黄佳颖
受保护的技术使用者：东莞理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/7/15