[发明专利]一种阳离子瓜尔胶纳米纤维素阻隔膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种阳离子瓜尔胶纳米纤维素阻隔膜的制备方法，该方法先配制阳离子瓜尔胶溶液，再用TEMPO氧化纤维素纳米纤维的方法制备出阴离子纤维素纳米纤丝，同时配制一定固含量的阴离子纤维素纳米纤丝悬浮液，将阳离子瓜尔胶溶液浇铸在培养皿上，形成第一层，随后将阴离子纤维素纳米纤丝悬浮液浇铸在先前的阳离子瓜尔胶层之上并重复该过程制备多层膜，干燥后剥离制得阳离子瓜尔胶纳米纤维素复合膜。采用本发明，综合了纤维素纳米纤维与瓜尔胶的性能，从而生产出的阻隔膜具备良好的透明性，柔韧性，机械强度和阻隔性，且可再生使用；据实际测试数据表明，该阻隔膜抗张强度、水蒸气通过率和氧气透过率等性能指标均大幅度提高。

技术领域

本发明涉及一种阳离子瓜尔胶纳米纤维素阻隔膜的制备方法，属于复合膜材料领域。

背景技术

具有透明性，柔韧性，机械强度和阻隔性（气体和油屏障）性能的薄膜对于各种应用是非常重要的，例如柔性电子和包装。通常，合成聚合物用于改善薄膜的阻隔性能，但这导致严重的再循环和环境挑战，而生物聚合物由于其可再生性、可持续性、生物降解性、生物相容性和热稳定性等而被认为是替代用于各种应用的合成聚合物的理想候选物。

从瓜尔豆种子的胚乳中提取的瓜尔胶是由甘露糖单元组成，具有交替的侧链支化半乳糖基团，甘露糖与半乳糖的比例为2︰1。由于低成本和可再生性，瓜尔胶已经进行了大量的工业应用；此外，由于其水溶性，成膜能力和低浓度下的高粘度，它是制造可生物降解薄膜的合适聚合物，例如瓜尔胶通常用于爆炸物工业中作为水封闭剂以保持炸药干燥；但是，瓜尔胶薄膜表现出相对较差的机械性能。

纤维素纳米纤维是一种纤维素衍生物，由于其“绿色”特征和许多理想的性质，已成为许多研究工作的焦点。据报道，纤维素纳米纤维薄膜具有优异的机械强度和氧气阻隔性能，与其他生物聚合物有很好的协同作用。

由于许多优点，逐层浇铸技术已经非常流行用于制造薄膜，即：（1）薄膜厚度可以控制在纳米级，具有几乎无缺陷的结构; （2）它非常通用，可以容纳各种部件; （3）可以赋予所得薄膜独特的物理化学性质。事实上，逐层组装技术可以通过不同的方法完成，例如铸造，浸渍，旋转和喷涂。

发明内容

本发明的目的是基于逐层浇铸的方法，提供一种阳离子瓜尔胶纳米纤维素阻隔膜的制备方法，生产出具备良好的透明性，柔韧性，机械强度和阻隔性，对环境无害的可再生阻隔材料。

本发明所采取的技术方案是：一种阳离子瓜尔胶纳米纤维素阻隔膜的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

（1）配制一定浓度的阳离子瓜尔胶溶液；

（2）用TEMPO氧化纤维素纳米纤维的方法制备出阴离子纤维素纳米纤丝，再配制一定固含量的阴离子纤维素纳米纤丝悬浮液；

（3）将阳离子瓜尔胶溶液浇铸在培养皿上，形成第一层，随后，将阴离子纤维素纳米纤丝悬浮液浇铸在先前的阳离子瓜尔胶层之上；

（4）通过重复步骤（3）过程，制备由不同层数阳离子瓜尔胶与阴离子纤维素纳米纤丝组成的多层膜；

（5）在烘箱中干燥后从支撑培养皿上剥离制得阳离子瓜尔胶纳米纤维素复合膜。

所述的一种阳离子瓜尔胶纳米纤维素阻隔膜的制备方法，其特征在于阳离子瓜尔胶溶液的浓度为0.1～2 wt％。

所述的一种阳离子瓜尔胶纳米纤维素阻隔膜的制备方法，其特征在于阴离子纤维素纳米纤丝悬浮液的浓度为0.1～2 wt％。

采用本发明，综合了纤维素纳米纤维与瓜尔胶的性能，从而生产出的阻隔膜具备良好的透明性，柔韧性，机械强度和阻隔性，且可再生使用；据实际测试数据表明，该阻隔膜抗张强度、水蒸气通过率和氧气透过率等性能指标均大幅度提高。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明。