[发明专利]一种抗水抗油纳米纤维素复合膜的制备方法

说明书

一种抗水抗油纳米纤维素复合膜的制备方法，包括如下步骤：S1、填料改性：将质量比为0.5‑15:100的偶联剂和填料利用干法改性工艺进行表面改性处理，得到改性填料；S2、中间体制备：将质量比为1‑20:100的改性填料与纤维素充分混合后，得中间体；S3、产品制备：将中间体制备成复合膜。本发明得到的复合膜具有优异的抗水抗油特性，且合成过程不使用有毒有害的化学溶剂，工艺简单，可操作性强。

技术领域：

本发明涉及一种抗水抗油纳米纤维素复合膜的制备方法。

背景技术：

纤维素广泛存在于各种植物资源中，植物纤维基材料的开发，可以有效缓解目前广泛使用的石油基衍生物的资源不可再生和环境污染问题。从植物纤维资源中分离出的纳米纤维素是一种高性能、可再生的绿色原料，具有无毒、生物相容、密度低、机械强度优异等性能，以其为基本单元可以构建出多种性能优异的结构材料和功能复合材料。由纳米纤维素相互交织形成的透明膜，具有优异的机械强度、低的氧气渗透率、低的热膨胀系数和优异的热稳定性，可应用于绿色包装材料或作为柔性电子元器件的透明基底。然而，纳米纤维素表面裸露大量亲水性基团，易于形成水化层，表现出强的亲水性。在潮湿的环境下，水分子易于吸附在其表面上，破坏纳米纤维素间的氢键结合，使得纳米纤维素膜的机械性能与隔绝性能出现极大的下降。纳米纤维素的抗水性差，加之，纳米纤维素膜对油的阻隔性能也较差，严重制约了其薄膜作为高阻隔包装材料的应用。

因此，为了满足新型包装材料的要求，需要一种抗水抗油的纳米纤维素膜。Gousse(2002)通过对纳米纤维素进行硅烷化改性，来提高纳米纤维素的疏水性，Rodionova(2011)在甲苯溶剂体系下，利用乙酸酐对纳米纤维素表面进行酯化改性。Shimizu(2014)将不同种类的烷基季铵盐吸附于纳米纤维素表面羧基基团上，利用浇铸的方式制备出疏水、柔韧、透明薄膜。Hambardzumyan(2015)使用Fenton试剂(H₂O₂和FeSO₄)通过共价键作用，将木质素接枝到纳米纤维素晶体表面从而提高其疏水性。Wang(2015)通过利用纳米纤维素膜吸附Cu²⁺和Fe³⁺，使其在高湿度环境下，维持了优异的机械性能。

虽然这些方法在一定程度上提高了纳米纤维素膜的疏水性，但是这些方法有的需要用到大量有机溶剂，或者用到金属离子，工艺过程不够环保；有的会对纳米纤维素性能造成损伤，有的工序过于复杂。而且，在提高纳米纤维素膜的抗油抗水性能方面，并没有相关文献和专利进行有益探索。

[1]Gousse C,Chanzy H,Excoffier G,et al.Stable suspensions ofpartially silylated cellulose whiskers dispersed in organic solvents[J].Polymer,2002,43(9):2645-2651.

[2]Rodionova G,Lenes M,Eriksen O,et al.Surface chemical modificationof microfibrillated cellulose:Improvement of barrier properties for packagingapplications[J].Cellulose,2010,18(1):127-134.

[3]Shimizu M,Saito T,Fukuzumi H,et al.Hydrophobic,ductile,andtransparent nanocellulose films with quaternary alkylammonium carboxylates onnanofibril surfaces[J].Biomacromolecules,2014,15(11):4320-4325.