[发明专利]一种棉花纤维素纳米纤维/聚己内酯复合材料乙酰化的制备方法

说明书

本发明公开了一种棉花纤维素纳米纤维/聚己内酯复合材料乙酰化的制备方法，包括制备纤维素/离子液体溶液、aCNF、aCNF浆等步骤，经搅拌、静置、干燥后制成薄膜aCNF/PCL复合材料。本申请将ε‑己内酯与乙酰化的CNF(aCNF)共混聚合，通过基团之间的相互作用复合在一起，制备成基本均匀的片状薄膜，通过制备不同配比的aCNF/PCL复合材料膜，改善了PCL强度不高、高结晶性、降解缓慢、水溶性差等问题，扩展PCL的使用范围。

技术领域

本发明属于纤维素处理技术领域，尤其涉及一种棉花纤维素纳米纤维/聚己内酯复合材料乙酰化的制备方法。

背景技术

聚己内酯(PCL)是在催化剂的作用下使用ε-己内酯单体作为合成原料，经过发生开环聚合而生产的有机高分子化合物，产物分子量的大小可以通过控制聚合条件来实现。

作为是一种半结晶型高分子材料，PCL具有加工性能比较好和较好柔韧性等特点。此外，PCL还拥有优良的形状记忆温控性质，使得其在生产及加工塑性材料、纺丝纳米纤维、作为药物缓释载体和生物纳米复合材料已经被应用于生物医药领域，并得到美国FDA的认可。但由于PCL本身价格较为昂贵、机械强度低、亲水性较差、水溶性较差且拥有功能基团较少等缺点。同时PCL本身存在结晶度高和降解速率缓慢的缺点，在一定程度上限制了它的具体应用，因此，对PCL进行改性变得非常必要。

棉花纤维素纳米纤维(CNF)中存在很多亲水性好的羟基(^-OH)，具有很高的结晶度的物质，且它的质量轻、长径比比较大，和具有优良的可生物降解性和可再生性、机械强度高、来源范围广，可作为理想复合高分子材料填充增强的有机纳米填料。

为了改变PCL强度不高、高结晶性、降解缓慢、水溶性差等缺点，有必要对PCL进行改性。目前，关于纤维素纳米纤维乙酰化处理的公开文献有一些，例如：1、专利申请CN201811321776.8，公开了一种纤维素基碳纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：向纤维素中加入乙酸和乙酸酐混合溶液，再加入浓硫酸，反应结束后加入乙酸水溶液水解，再加水析出沉淀，得乙酰化改性纤维素；将乙酰化改性纤维素制成纺丝溶液，静电纺丝，得乙酰化改性纳米纤维；将乙酰化改性纳米纤维浸泡于氢氧化钠、乙醇、水的混合溶液中水解，得纤维素纳米纤维；将纤维素纳米纤维由室温升温至230℃～250℃预氧化0.5～1.5h，再在惰性气氛下升温至900℃～1000℃碳化处理1.5～3h，得纤维素基碳纳米纤维。解决现有方法制得的纤维素碳纳米纤维结构“蓬松”，缺乏内部连接与支撑，限制了其电化学储能特性的问题。2、专利申请CN201110391262.1，公开了一种能稳定分散的纤维素纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：1)将纤维素和有机溶剂混合，纤维素固含量1％～15％；2)将酯化剂加入上述步骤1)的混合物中，所述酯化剂和纤维素之间的摩尔比为1∶0.1～4；3)将所有反应混合物进行物理破碎，破碎的同时伴随着纤维素纤维表面上的羟基发生酯化反应，直至得到含有直径在2～1000nm、长为100～100μm的稳定分散的纤维素纳米纤维悬浮液。本方法的表面酯化的纤维素纳米纤维的表面因为被烷基分子链等进行了疏水化处理，分散溶剂可以是DMF也可以用其他的溶剂进行溶剂置换；另外与合成树脂进行复合时，与未经处理的纤维素比较，由于与基质相容性变好而将会使复合材料的强度提高。

但是，现有技术未能改变PCL强度不高、高结晶性、降解缓慢、水溶性差等缺点，严重影响了PCL的性能。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种棉花纤维素纳米纤维/聚己内酯复合材料乙酰化的制备方法。本申请将ε-己内酯与乙酰化的CNF(aCNF)共混聚合，通过基团之间的相互作用复合在一起，制备成基本均匀的片状薄膜，通过制备不同配比的aCNF/PCL复合材料膜，改善了PCL强度不高、高结晶性、降解缓慢、水溶性差等问题，扩展PCL的使用范围。

为了能够达到上述所述目的，本发明采用以下技术方案：

一种棉花纤维素纳米纤维/聚己内酯复合材料乙酰化的制备方法，包括以下步骤：