[发明专利]再生纤维素基纳米多层自组装复合膜的制备方法

说明书

再生纤维素基纳米多层自组装复合膜的制备方法，属于抗菌材料制备方法领域。本发明利用纤维素溶解再生、壳聚糖包覆、银纳米线共混、碳纳米管改性及层层自组装方法，制备出抗菌性能、力学性能、阻隔性能、光学性能优异的纳米多层自组装复合膜。本发明纤维素/壳聚糖/银纳米线复合膜，初始热解温度120℃，拉伸强度高达119.117MPa，透光率高达89.82％，氧气透过率为1.4×10^‑12cm³·cm/(cm²·s·Pa)；再生纤维素基纳米多层自组装复合膜初始热解温度235℃，拉伸强度高达160.944MPa，透光率高达85.82％，氧气透过率为4.36×10‑14cm³·cm/(cm²·s·Pa)。

技术领域

本发明属于抗菌材料制备方法领域，具体涉及一种再生纤维素基纳米多层自组装复合膜的制备方法。

背景技术

随着经济与科学飞速发展，生态环境与能源的不断破坏与枯竭，保护内容物、延长货架期、方便运输和储存已经无法满足人们对食品包装的要求。2003年涉及23个国家和地区的SARS病毒；2005年我国的禽流感病毒；2011年我国的H1N1病毒等。大量数据表明，由病原微生物引发的全球性微生物灾害事件频频发生。尤其我国是人口大国，一旦爆发传染病对社会和经济造成的危害无法估计。因此研制具有无毒副作用、长效广谱、低碳环保的抗菌材料并将其运用于食品包装中具有重大意义。

我国对抗菌材料的研究与国外相比起步较晚，但近十年来对抗菌材料的研究逐渐受到广泛的重视，也得到了可人的成果。纤维素和壳聚糖凭借其优良的力学性能、可降解性、抗菌性、可再生资源和易于加工等性能，吸引了国内外研究学者的广泛关注。有通过二者共混方法制备成膜的，但是由于很难找到一种优良的溶剂将纤维素和壳聚糖均匀的混合。为解决壳聚糖与纤维素复合问题，有学者将纤维素氧化从而增大其在水中的溶解度。但是纤维素的氧化改性难度很大。有学者先分别溶解纤维素和壳聚糖制备出溶液，再向纤维素溶液中滴加壳聚糖溶液从而得到二者混合液。但是该过程十分缓慢并且混合的效果并不理想，若壳聚糖比例大，虽抗菌效果好，但静置一段时间或离心混合液就会分层，制备出的薄膜透明度、强度都不理想。有学者先将纤维素溶解于离子液体中在水中再生成膜，再将其浸入壳聚糖溶液中制备出复合膜。该方法制备出的复合膜力学性能和光学性能十分优异，但抗菌性能较差。以上方法制得的纤维素壳聚糖复合膜都有一定的缺陷，

发明内容

本发明的目的是以微晶纤维素(MCC，Microcrystalline cellulose)和壳聚糖(CS，Chitosan)为主要膜成分，采用银纳米线为抗菌材料，丙烯酸改性碳纳米管(MWCNTS/PAA，Multi-walled nanotubes/Polyacrylic acid)和丙烯酰胺改性碳纳米管(MWCNTS/PAM，Multi-walled nanotubes/Polyacrylamide)为力学增强材料，提供一种抗菌性能、力学性能、阻隔性能、光学性能优异的再生纤维素基纳米多层自组装复合膜的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种再生纤维素基纳米多层自组装复合膜的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、银纳米线的制备，制备的银纳米线直径为50～80nm，长度为10～30μm；

步骤2、碳纳米管的改性，包括丙烯酸改性碳纳米管或丙烯酰胺改性碳纳米管；

步骤3、再生纤维素湿膜的制备：将一定质量的微晶纤维素加热搅拌的条件下溶于离子液体，完全溶解后恒温静置0.5～1小时后，将纤维素离子液体均匀涂布在玻璃板，涂膜厚度500～1000μm，将涂膜后的玻璃板置于去离子水中浸泡3次，每次5～15min，浸泡后得到再生纤维素湿膜；