一种防水抗拉型纤维素包装膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种防水抗拉型纤维素包装膜的制备方法，属于天然高分子材料技术领域。将活化纤维素混合物与DHBP溶液按质量比3：1～5：1混合，于温度为30～40℃，转速为200～320r/min的条件下搅拌反应1～2h后，注模，并于温度为70℃的条件下干燥固化12～18h后，得预处理纤维素包装膜，将预处理纤维素包装膜与质量分数为10～15%的氢氧化钠溶液按质量比1：5～1：8混合，于室温条件下浸泡1～2h后，过滤，得滤饼，将滤饼用水洗涤5～8次后，于温度为80～85℃的条件下干燥1～2h，得防水抗拉型纤维素包装膜。本发明专利技术技术方案制备的防水抗拉型纤维素包装膜具有优异的防水性能和抗拉强度的特点，在天然高分子材料技术行业的发展中具有广阔的前景。

【技术实现步骤摘要】
一种防水抗拉型纤维素包装膜的制备方法
本专利技术公开了一种防水抗拉型纤维素包装膜的制备方法，属于天然高分子材料

技术介绍
纤维素材料本身无毒，抗水性强，可能取代经久耐用的塑料薄膜，减少由于以石油产品为原料的合成膜的大量的使用而对环境的严重污染和自然生态的破坏。纤维素包装膜是以自然界中可再生植物资源为原材料、具有快速降解特性的包装材料，因其生产成本低、生产过程污染小、废弃物少、取材方便等诸多优点，已被广泛应用于干制食品的包装。因为纤维素包装膜不具备抗菌性，使得在新鲜果蔬、鲜肉等农产品包装上鲜有应用。研制具有抗菌性的纤维素包装膜可以将其用于新鲜果蔬、鲜肉等农产品包装市场，扩大其使用范围。纳米材料具有量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和表面效应，四大效应使得纳米材料具有独特的热力学、光磁学性质，特殊的性质使得纳米包装材料和涂膜材料具有抑菌、低透氧、低透湿和阻隔二氧化碳等有利于食品贮藏保鲜的特征。将纳米TiO2加入到纤维素包装膜中，使其获得利于新鲜农产品贮藏保鲜的抗菌和抗氧化性能，但不恰当的纳米粒子添加量会导致该类包装膜的拉伸强度差、断裂伸长率低，从而限制了纳米纤维素膜的推广应用，要使其在食品包装产业中得到更广泛的应用，必然需要改进生产工艺，增强其力学性能，生产出更适于食品包装的纳米纤维素薄膜。纤维素是由D-吡喃式葡萄糖基（即脱水葡萄糖）通过β-1，4糖苷键相互联结起来的线型高聚物。大分子中的每个葡萄糖基环均含有3个醇羟基，从而使纤维素分子间以及分子内具有极强的氢键作用，导致纤维素不溶于普通溶剂而难以被直接利用。在过去的纤维素膜的制备工艺中，纤维素总是被化学改性后再加以利用，最常用的两种方法是粘胶法和铜氨法。粘胶法生产纤维素薄膜虽然历史较长、工艺成熟，但工艺路线冗长、生产复杂、原材料和能量消耗多，同时还存在价格偏高、耐撕裂性差、坚固性有限等缺陷。生产纤维素薄膜的传统工艺是粘胶工艺。在生产过程中，副产物H2S、CS2等有害气体的放出使薄膜生产工序复杂化，并污染了环境。虽然最后成型的薄膜在干燥前有一道水洗的工序，但薄膜中仍会残留一部分含硫化合物。同时，这些有害气体会在生产中引起其他一些问题，如薄膜中的气泡导致强度不均匀，气体的聚集使凝胶状的膜管尺寸发生不可预料的变化，从而使产品性能下降。食品包装中气体透过性在延长食品保存期或保存新鲜度上有重要功能。用醇做凝固浴可制得多孔的纤维素薄膜，有较好的透气性，可以防止因蔬菜、水果肉肠等呼吸性食品代谢产生的CO2滞留在包装袋内所引起的食品发酵和腐败。因此这种类型的薄膜还可以用于制作糖果、糕点药品、垃圾的包装材料。另外透气性较好的多孔纤维素薄膜可望用于水果生产。用该膜做成果套可保护水果免遭虫害和鸟害，还可防止农药与雨水的直接接触，同时对水果和环境均没有污染。目前传统的防水抗拉型纤维素包装膜的防水性能和抗拉强度还无法进一步提高的问题，以求探索研制出具有良好综合性能的防水抗拉型纤维素包装膜是待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统的防水抗拉型纤维素包装膜防水性能和抗拉强度无法进一步提升的问题，提供了一种防水抗拉型纤维素包装膜的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种防水抗拉型纤维素包装膜的制备方法，具体制备方法为：（1）将纳米二氧化硅与无水溶剂按质量比1：10～1：12混合，并加入纳米二氧化硅质量2～3倍的甲苯二异氰酸酯和纳米二氧化硅质量0.1～0.2倍的分散剂，于氮气氛围下，搅拌混合后，得纳米二氧化硅分散液；（2）将纳米二氧化硅分散液与环氧树脂溶液按质量比3：1～4：1混合，搅拌反应后，离心分离，过滤，洗涤，干燥，得预改性二氧化硅；（3）将预改性二氧化硅与无水溶剂按质量比1：5～1：6混合，并加入预改性二氧化硅质量0.1～0.3倍的有机胺，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得改性二氧化硅；（4）将氯化锂与N，N-二甲基乙酰胺按质量比1：9～1：10混合，并加入氯化锂质量1～2倍的改性二氧化硅和氯化锂质量5～8倍的活化纤维素，超声分散后，得活化纤维素混合物；（5）将活化纤维素混合物与DHBP溶液按质量比3：1～5：1混合，搅拌反应后，注模，干燥固化，得预处理纤维素包装膜，将预处理纤维素包装膜与氢氧化钠溶液按质量比1：5～1：8混合浸泡，过滤，洗涤，干燥，得防水抗拉型纤维素包装膜。所述无水溶剂为丙酮，甲苯或二甲苯中任意一种。步骤（1）所述分散剂为分散剂NNO，分散剂MF或分散剂5040中任意一种。步骤（2）所述环氧树脂溶液为将环氧树脂E-44与二甲苯按质量比1：3～1：5混合，搅拌溶解，得环氧树脂溶液。步骤（3）所述有机胺为乙醇胺或2-羟基丙胺中任意一种。步骤（4）所述活化纤维素为将N，N-二甲基乙酰胺与高锰酸钾按质量比50：1混合，并加入N，N-二甲基乙酰胺质量0.4～0.6倍的纤维素，高温活化后，得活化纤维素。步骤（5）所述DHBP溶液为将4，4'-二羟基苯甲酮与N，N-二甲基乙酰胺按质量比1：8～1：10混合，并加入4，4'-二羟基苯甲酮质量0.5～0.6倍的甲苯二异氰酸酯，搅拌反应后，得DHBP溶液。步骤（3）所述有机胺中可加入有机胺质量0.1～0.2倍的氨基化氧化石墨烯，所述氨基化氧化石墨烯为将将氧化石墨烯与N,N-二甲基甲酰胺按质量比1：100～1：200混合，并加入氧化石墨烯质量10～12倍的乙二胺和氧化石墨烯质量5～6倍的二环己基碳亚二胺，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得氨基化氧化石墨烯。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术在制备防水抗拉型纤维素包装膜时加入改性二氧化硅，首先，二氧化硅在经过改性后表面接枝柔性链段，在加入产品中后可有效防止纳米二氧化硅的团聚，从而使二氧化硅均匀分布于产品中，使产品的抗拉强度提高，其次，由于二氧化硅表面柔性链段的存在，可与产品中的纤维素发生缠绕，进而使产品内部各分子间的结合力提高，使产品的拉伸强度进一步提高，再者，二氧化硅表面软性链段末端含有端羟基，在加入产品中后，可在产品中加入的DHBP溶液中异氰酸酯的作用下与纤维素表面的羟基发生反应而结合，从而使产品的交联程度提高，进而使产品的抗拉强度进一步提高，同时由于产品内部交联度的提高，可使产品的致密度得到提高，进而使产品的防水性提高；（2）本专利技术在制备防水抗拉型纤维素包装膜时在添加剂中加入氨基氧化石墨烯，并在之后将预处理纤维素包装膜进行碱浸处理，一方面加入的氨基化氧化石墨烯表面带有氨基基团，在加入改性二氧化硅中后可在改性二氧化硅的制备过程中与预改性二氧化硅表面的环氧基团发生反应，从而使氧化石墨烯接枝于二氧化硅表面，进而可在二氧化硅与纤维素的网络结构中形成片层填充，在提高产品防水性的同时，使产品的抗拉强度进一步提高，另一方面，在碱浸处理过程中，可使改性二氧化硅表面接枝的未反应的环氧基团开环，并与纤维素中的羟基发生反应，从而使产品的交联程度进一步提高，进而使产品的抗拉强度进一步提高，同时碱浸也能使纤维素活化，使纤维素与氧化石墨烯间产生一定的结合力，进而使产品的抗拉强度进一步提高。具体实施方式将4，4'-二羟基苯甲酮与N，N-二甲基乙酰胺按质量比1：8～1：10混合，并向4，4'-二羟基苯甲酮与N，N-二甲基乙酰胺的混合物中加入4，4'本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防水抗拉型纤维素包装膜的制备方法，其特征在于，具体制备方法为：（1）将纳米二氧化硅与无水溶剂按质量比1：10～1：12混合，并加入纳米二氧化硅质量2～3倍的甲苯二异氰酸酯和纳米二氧化硅质量0.1～0.2倍的分散剂，于氮气氛围下，搅拌混合后，得纳米二氧化硅分散液；（2）将纳米二氧化硅分散液与环氧树脂溶液按质量比3：1～4：1混合，搅拌反应后，离心分离，过滤，洗涤，干燥，得预改性二氧化硅；（3）将预改性二氧化硅与无水溶剂按质量比1：5～1：6混合，并加入预改性二氧化硅质量0.1～0.3倍的有机胺，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得改性二氧化硅；（4）将氯化锂与N,N‑二甲基乙酰胺按质量比1：9～1：10混合，并加入氯化锂质量1～2倍的改性二氧化硅和氯化锂质量5～8倍的活化纤维素，超声分散后，得活化纤维素混合物；（5）将活化纤维素混合物与DHBP溶液按质量比3：1～5：1混合，搅拌反应后，注模，干燥固化，得预处理纤维素包装膜，将预处理纤维素包装膜与氢氧化钠溶液按质量比1：5～1：8混合浸泡，过滤，洗涤，干燥，得防水抗拉型纤维素包装膜。

【技术特征摘要】
1.一种防水抗拉型纤维素包装膜的制备方法，其特征在于，具体制备方法为：（1）将纳米二氧化硅与无水溶剂按质量比1：10～1：12混合，并加入纳米二氧化硅质量2～3倍的甲苯二异氰酸酯和纳米二氧化硅质量0.1～0.2倍的分散剂，于氮气氛围下，搅拌混合后，得纳米二氧化硅分散液；（2）将纳米二氧化硅分散液与环氧树脂溶液按质量比3：1～4：1混合，搅拌反应后，离心分离，过滤，洗涤，干燥，得预改性二氧化硅；（3）将预改性二氧化硅与无水溶剂按质量比1：5～1：6混合，并加入预改性二氧化硅质量0.1～0.3倍的有机胺，搅拌反应后，过滤，洗涤，干燥，得改性二氧化硅；（4）将氯化锂与N,N-二甲基乙酰胺按质量比1：9～1：10混合，并加入氯化锂质量1～2倍的改性二氧化硅和氯化锂质量5～8倍的活化纤维素，超声分散后，得活化纤维素混合物；（5）将活化纤维素混合物与DHBP溶液按质量比3：1～5：1混合，搅拌反应后，注模，干燥固化，得预处理纤维素包装膜，将预处理纤维素包装膜与氢氧化钠溶液按质量比1：5～1：8混合浸泡，过滤，洗涤，干燥，得防水抗拉型纤维素包装膜。2.根据权利要求1所述的一种防水抗拉型纤维素包装膜的制备方法，其特征在于：所述无水溶剂为丙酮，甲苯或二甲苯中任意一种。3.根据权利要求1所述的一种防水抗拉型纤维素包装膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述分散剂为分散剂NNO，分散剂MF或分散剂5040中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪峰，
申请(专利权)人：王雪峰，
类型：发明
国别省市：江苏,32