[发明专利]一种基于纳米纤维素的可控雾度纳米纸及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于纳米纤维素的可控雾度纳米纸及其制备方法。该方法将绝干的植物纤维浸泡于纯水中充分吸水，然后在氢氧化钠水溶液中浸泡搅拌，加入异丙醇；过滤分离部分反应后的溶剂，控制纤维固含量为1％～2％，加入氯乙酸钠，保温，制得羧甲基纤维素钠包裹的纤维溶液；过滤纤维溶液，滤饼分散并过滤，滤饼烘干后变成纤维粉末，快速挤压制备纳米纤维粉末；纳米纤维粉末用纯水浸泡、洗涤、过滤，滤饼用纯水配置成固含量1％～5％的悬浮液，高压均质，得到纳米纤维素水溶液；将纳米纤维素水溶液与二甲基二烯丙基氯化铵混合，采用真空抽滤法制备复合材料纳米纸；本发明得到的纳米纸与普通纳米纸相比透过率高，雾度在大范围内可控。

技术领域

本发明涉及一种纳米纸，特别是涉及一种基于纳米纤维素的可控雾度纳米纸及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，纳米纤维素的制备方法呈现多样化和成熟化，通过不同方式制备的纳米纸因具备高透明度和低雾度而被认为是一种极具商业价值的新材料。然而不论是机械法、化学法还是生物处理法制备纳米纤维素，都存在着一定的局限。其中机械法处理以高压均质处理最为高效，然而高压均质处理存在容易堵塞均质头的问题，极大限制了生产效率，这主要是由于纤维素大分子链之间的结合力太强、宏观纤维表面分丝较少而不利于分丝帚化、纤维长度和直径过大，均质前容易发生团聚而堵塞均质头，因此需要通过机械预处理、化学改性或生物降解共同作用减少纤维絮聚和宏观纤维尺寸。传统工业以化学法、机械法、生物处理法等方法对纤维进行预处理，力求减少高压均质过程中的堵头问题，节约能耗与时间，然而经过化学预处理后，直接对水洗纯化后的纤维进行研磨、超声或高速剪切都无法以较低能耗获得高得率纳米纤维素水溶液，且获得的纳米纤维素水溶液采用抽滤法制备纳米纸不仅效率低，雾度也低。

目前，羧甲基纤维素钠的制备工艺已经非常成熟，通过结合羧甲基纤维素钠的制备方法，去除纤维表面分丝帚化现象，生成羧甲基纤维素钠包裹木材纤维，向内渗透破坏纤维素结晶区和无定形区纤维的排列，增大纤维素大分子链之间的空间位阻，降低纤维素大分子链之间的结合力，从而制备得到具有高度脆性和结晶度的纤维，用异丙醇洗涤烘干进一步提高纤维脆性，直接获得纳米纤维粉末，以高压均质处理纳米纤维粉末获得纳米纤维素水溶液。纳米纤维素的方法已经有成熟的研究，但是这些研究包括其他采用羧甲基改性制备纳米纤维素的方法，都以水洗纯化后的低取代度羧甲基纤维素或其钠盐为材料，通过高压均质等机械处理方式制备纳米纤维素。这些水洗后的纤维并不具备高度脆性，尺寸较大，完全依赖高压均质使纤维纳米化会由于尺寸过大导致堵塞的问题，显然不如纳米纤维粉末高效。