[发明专利]一种芳纶纳米纤维/细菌纤维素复合膜的制备方法

说明书

一种芳纶纳米纤维/细菌纤维素复合膜的制备方法，它涉及一种复合膜的制备方法。本发明的目的是要解决现有细菌纤维素基复合材料的强度低，透明性和柔软性差的问题。方法：一、制备细菌纤维素悬浮液；二、制备芳纶纳米纤维溶液；三、混合；四、减压抽滤；五、干燥，得到芳纶纳米纤维/细菌纤维素复合膜。本发明操作简便，实验条件温和；本发明制备的芳纶纳米纤维/细菌纤维素复合膜的拉伸强度为87MPa～105MPa。本发明可获得一种芳纶纳米纤维/细菌纤维素复合膜。

技术领域

本发明涉及一种复合膜的制备方法。

背景技术

近年来，纳米材料和纳米技术的日益发展促进了复合材料学科的发展和纳米复合材料的开发。具有多种形状、尺寸和成分的纳米材料的出现为多功能复合材料的设计、研究和开发奠定了坚实的基础。纳米材料学科的研究人员预言：由纳米管、纳米薄片或纳米纤维等纳米材料构成的复合材料会集合所用原材料的两种或两种以上的优异性能，如本身不稳定的材料与纳米材料复合后可以拥有良好的机械性能或热稳定性。需特别指出的是，当纳米材料作为增强相使用时，不仅能够赋予基体材料突出的性能，同时能够保持材料固有的一些特性，如良好的透明性和优异的柔软性。

细菌纤维素是一种多功能且被广泛应用的高分子材料，其分子是由(1-4)-糖苷键连接β-D-吡喃葡萄糖单元构成的均聚物。基于细菌纤维素本身的优良特性，因而在多个领域得到广泛的应用。同时，具有高比表面积和优异机械性能的纳米增强相也被应用于细菌纤维素材料的改性研究中，借此制备高性能的细菌纤维素基纳米复合材料，如石墨烯/细菌纤维素复合材料、碳纳米管/细菌纤维素复合材料和金属纳米粒子/细菌纤维素复合材料等。其中，高强度的细菌纤维素基纳米复合材料在许多研究领域中均有着潜在的应用价值。

虽然以上研究成果都对细菌纤维素基复合材料的相关研究和开发具有很大的意义，同时也使材料的机械性能得到了一定程度的提升，但是以往研究中的改性方法在提升细菌纤维素拉伸强度的同时，往往会造成一些负面的影响而限制材料的应用，如使材料丧失其原有的透明性和柔软性，导致完全不透明，改性效果得不偿失。

因此，我们迫切需要研制出一种高强度、透明且柔软的细菌纤维素基复合材料。

发明内容

本发明的目的是要解决现有细菌纤维素基复合材料的强度低，透明性和柔软性差的问题，而提供一种芳纶纳米纤维/细菌纤维素复合膜的制备方法。

一种芳纶纳米纤维/细菌纤维素复合膜的制备方法，具体是按以下步骤完成的：

一、制备细菌纤维素悬浮液：

将细菌纤维素加入到去离子水中，搅拌均匀，得到浓度为1mg/mL～20mg/mL的细菌纤维素悬浮液；

二、制备芳纶纳米纤维溶液：

①、将氢氧化钾溶解到二甲基亚砜中，得到氢氧化钾/二甲基亚砜溶液；

步骤二①中所述的氢氧化钾/二甲基亚砜溶液中氢氧化钾的浓度为3mg/mL～5mg/mL；

②、将芳纶纤维加入到氢氧化钾/二甲基亚砜溶液中，再在室温和搅拌速度为200r/min～1500r/min下搅拌反应5天～7天，得到芳纶纳米纤维溶液；

步骤二②中所述的芳纶纤维的质量与氢氧化钾/二甲基亚砜溶液的体积比为(0.5mg～4mg):1mL；

三、混合：

在室温和搅拌速度为500r/min～2000r/min的条件下，将芳纶纳米纤维溶液以0.1mL/min～0.5mL/min的滴加速度滴加到浓度为1mg/mL～20mg/mL的细菌纤维素悬浮液中，得到芳纶纳米纤维溶液和细菌纤维素悬浮液的混合液；

步骤三中所述的芳纶纳米纤维溶液和细菌纤维素悬浮液的混合液中芳纶纳米纤维占芳纶纳米纤维和细菌纤维素总质量的0.5％～5％；