[发明专利]NCC膜和基于NCC膜的产品

说明书

提供了基于NCC的材料，其作为用于防止氧气和湿气从中穿透的极好的屏障材料。

技术领域

本发明大体上预期纳米晶体纤维素(NCC)的用途和由纳米晶体纤维素制成的产品。

发明背景

木葡聚糖是在植物细胞壁和种子中发现的广泛分布的半纤维素多糖。在细胞壁中，木葡聚糖通过氢键与纤维素微纤维缔合，形成纤维素-木葡聚糖网络。木葡聚糖是从罗望子(Tamarindus Indica)树的种子商业获得的。从罗望子种子提取的木葡聚糖是具有被1,6-α-D-吡喃木糖基侧链部分地取代的1,4-β-D-葡聚糖主链的多糖，所述侧链中的一些被1,2-α-D-吡喃半乳糖基残基进一步取代。木葡聚糖对纤维素具有高的天然亲和力，并且其是已知的纸的强度增强剂。

木葡聚糖可以以约1％的低浓度被添加至纸生产的湿部(wet end)，提高生产的纸的机械性能。商品木葡聚糖可以从各种来源获得，也可以以纯的形式获得。从种子获得的商品木葡聚糖被称为罗望子仁粉(tamarind kernel powder)(TKP)，并且被认为是废品。除木葡聚糖外，TKP还含有蛋白质、脂质、纤维和灰分。

为了将纳米晶体分散在疏水性溶剂/聚合物中，纳米晶体纤维素(NCC)的化学改性是必要的。存在许多不同的方法来改性NCC以及产生纤维素纳米晶体的更疏水的表面，这样的方法包括NCC的硫酸半酯与季铵盐或脂肪胺之间的静电相互作用；使用从乙酸到更疏水的酸的有机酸的酸催化的Fisher酯化，；以及使用在气相中或在溶剂中的有机胺使NCC甲硅烷基化。还可以使用有机酸衍生物作为疏水性衍生物；这些包括由碱催化形成的酸酐或酰氯。

背景出版物

[1]美国专利申请第20140065406号

[2]美国专利申请第20150017432号

[3]美国专利申请第20110283918号

[4]Belbekhouche，Sabrina等人Water sorption behavior and gas barrierproperties of cellulose whiskers and microfibrils films.CarbohydratePolymers 83.4(2011):1740-1748。

[5]Cerclier，Carole等人Elaboration of spin-coated cellulose-xyloglucan multilayered thin films.Langmuir 26.22(2010):17248-17255。

[6]Jean，Bruno等人Non-Electrostatic Building of Biomimetic Cellulose-Xyloglucan Multilayers.Langmuir 25.7(2008):3920-3923。

[7]Cerclier，Carole V.等人Xyloglucan–cellulose nanocrystalmultilayered films:effect of film architecture on enzymatic hydrolysis.Biomacromolecules 14.10(2013):3599-3609。

[8]Gu，Jin和Jeffrey M.Catchmark.Roles of xyloglucan and pectin on themechanical properties of bacterial cellulose composite films.Cellulose 21.1(2014):275-289。