[发明专利]一种高强度纤维素基复合薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度纤维素基复合薄膜的制备方法，包括将纤维素、IO₄^‑供体加入去离子水，再加入一定量的异丙醇、苯酚或苯二酚，避光反应制备二醛纤维素，进而制备透明二醛纤维素水溶液，在该水溶液中加入山梨醇和甘油，通过在平板上浇铸、浸水、干燥工序制得纤维素膜。本发明利用廉价的木浆、竹浆、棉花等生物质纤维素为纤维素悬浮液原料，充分提高了生物质废弃物的使用价值，为纤维素作为包装材料和功能材料的应用开辟了新的前景。

技术领域

本发明属于天然高分子材料领域，具体涉及一种高强度纤维素基复合薄膜的制备方法。

背景技术

随着化石燃料的急剧消耗以及随之凸显的环境污染问题，人们逐渐将目光集中到可再生能源的开发利用上，尤其是高性能材料的开发利用。纤维素是地球上最常见、最清洁的高分子聚合物，具有独特的理化性质，如来源广、可再生、生物相容性好、价格低廉等，使得人们对开发纤维素基材料，如纤维素基复合膜敷料、食品外壳和薄膜产生了极大的兴趣，这对可再生能源的利用和改善生态环境均有着重要的现实意义。

然而，由于纤维素具有高度发达的氢键网络和部分结晶结构，导致其不溶于水及一般有机溶剂，极大地限制了其作为功能性材料的开发应用。工业化生产最常见的还是粘胶纤维，是将植物纤维素经碱化、与二硫化碳作用、溶解于稀碱液，从而得到粘稠纤维溶液，这一系列处理工序给环境造成了严重污染。随着研究的进行，发现了能溶解纤维素的体系有离子液体以及NaOH/尿素等，制备的再生纤维素膜均是很好的膜用材料，但由于成本较高、反应条件苛刻、制备的膜的力学性能较差等原因，无法推广使用。在此前提下,对再生纤维素膜的制备方法及性能的研究成为诸多研究者关注的焦点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种高强度纤维素基复合薄膜的制备方法，解决了上述背景技术中的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种高强度纤维素基复合薄膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备铸膜液：将纤维素与IO₄^-供体混合，于200～800rpm的搅拌速度下25～75℃避光反应0.5h～64h，然后经离心、去离子水洗涤和冷冻干燥得到二醛纤维素；将二醛纤维素加入去离子水中，于200～1000rpm的搅拌速度下80～120℃反应0.5h～4h，离心、浓缩后得到透明二醛纤维素水溶液；其中纤维素悬浮液、IO₄^-供体、去离子水的比例为1.0g:0.3～1.8g:100mL；

(2)制膜：在步骤(1)制得的二醛纤维素水溶液中加入山梨醇和甘油，其中二醛纤维素、山梨醇、甘油的质量比为1.0:0.1～0.3:0.3～1，通过在平板上浇铸、浸水、干燥工序制得纤维素膜。

在本发明一较佳实施例中，所述步骤(1)中避光反应时间为6h～64h。

在本发明一较佳实施例中，所述步骤(1)中还包括异丙醇，将纤维素、IO₄^-供体与异丙醇混合，其中纤维素、IO₄^-供体、去离子水、异丙醇的比例为1.0g:0.3～1.8g:100mL:2～5mL。

在本发明一较佳实施例中，所述步骤(1)中避光反应时间为0.5h～48h。

在本发明一较佳实施例中，所述IO₄^-供体包括高碘酸、高碘酸钠、高碘酸钾。

在本发明一较佳实施例中，所述纤维素包括天然生物质纤维素和纤维素化学品。纤维素原料包括天然生物质纤维素，包括木浆、竹浆、棉花等中提取的纤维素，也可以是纤维素化学品，包括微晶纤维素、纳米纤维素。