一种纤维素膜的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种纤维素膜的制备方法及其应用。本发明专利技术通过对植物废弃物进行简单的预处理除去部分木质素，得到的预处理后的植物废弃物可进一步通过溶胀溶解在无机盐溶液中，并且由此制备的纤维素膜具有良好的机械性能，同时可以通过控制木质素的含量来进一步调节纤维素膜的力学性能及透明度。本发明专利技术的制备方法大大简化了现有以植物废弃物直接制备纤维素膜的步骤，并且本发明专利技术使用的无机盐溶液可进一步回收利用、成本低廉、无毒，整个制备过程更为环保，能耗低，同时该制备方法对于纤维素的纯度要求不高，可进一步降低纤维素膜的制备门槛及成本，有利于大规模生产，同时也为纤维素膜的制备提供了新的方向。

Preparation and application of a cellulose membrane

The invention discloses a preparation method of cellulose film and application thereof. The invention removes part of lignin by simple pretreatment of plant waste, and the obtained plant waste can be further dissolved in inorganic salt solution by swelling, and the cellulose membrane prepared thereby has good mechanical properties, and the mechanical properties and transparency of the cellulose membrane can be further adjusted by controlling the content of lignin. The preparation method of the invention greatly simplifies the steps of directly preparing cellulose membrane with plant waste, and the inorganic salt solution used in the invention can be further recycled, low cost, non-toxic, and the whole preparation process is more environmental friendly with low energy consumption. At the same time, the preparation method has low requirements for the purity of cellulose, which can further reduce the preparation threshold and cost of cellulose membrane At the same time, it provides a new direction for the preparation of cellulose membrane.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素膜的制备方法及其应用
本专利技术涉及纤维素膜
，尤其涉及一种纤维素膜的制备方法及其应用。
技术介绍
每年有很多农业废弃物被浪费，例如：大量的秸秆、甘蔗渣以及果壳等被随意丢弃或焚烧，不仅造成了环境污染，同时也浪费了资源，充分利用这些农业废弃物可以有效地减少这方面的污染同时减少对化石能源的依赖。木质纤维素属于天然高分子聚合物，广泛存在于各类植物中，价格低廉、密度低，近年来越来越多被用于日用品、建材、医药、化工、能源等方面，其可再生降解性是其他高分子材料无法比拟的，目前使用木质纤维素制备薄膜材料已被多次报道，但目前制备纤维素薄膜通常直接使用纤维素浆粕为原料或从植物废弃物中提取纯纤维素后利用相转换法来制备纤维素膜，原因在于纤维素易于溶解，而纤维素浆粕中的纤维素的含量也近100％，但如果直接使用纤维素成品或者含纤维素很高的棉花进行制备纤维素膜的成本较高，并且目前使用的溶解纤维素的溶剂例如：离子液体、NaOH/尿素、NMMO等也存在一定缺陷，例如：离子液体非常昂贵，不适于大规模使用，而NaOH/尿素对纤维素的纯度和聚合度的要求非常高，NMMO容易氧化，溶解条件较为复杂等也进一步限制了纤维素膜的进一步发展，但如果直接使用秸秆、甘蔗渣以及果壳等植物废弃物为原料制备纤维素膜需要对植物废弃物中的木质素和半纤维素进行逐步脱除以得到高纯度的纤维素，因为原始的植物废弃物中不仅含有纤维素，还有木质素和半纤维素，无法对其进行溶解，但该过程非常繁琐且耗能较高并且由于使用大量的溶剂对环境造成较大的污染。因此，有必要进一步简化直接使用植物废弃物为原料制备纤维素膜的方法以进一步降低经济成本及减少环境污染同时降低制备纤维素膜的门槛以促进纤维素膜的进一步发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纤维素膜的制备方法及其应用。本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术的目的之一在于提供一种纤维素膜制备的方法，包括如下步骤：1)将植物废弃物浸泡于强酸溶液或酸性氧化剂溶液中进行预处理，得预处理后的植物废弃物；2)将预处理后的植物废弃物加入无机盐溶液中，加热溶解后得溶液A；3)将溶液A涂覆于载体，后置于凝固液中成型，得纤维素膜。优选地，上述无机盐溶液的质量百分数为50～80％。优选地，上述无机盐溶液选自氯化锌、溴化锂、溴化锌水溶液中的至少一种。优选地，当上述无机盐溶液选自氯化锌、溴化锌水溶液时，其质量百分数为65～80％；更优选为65～72％；当上述无机盐溶液选自溴化锂水溶液时，其质量百分数为50～80％；更优选为63～70％。优选地，步骤2)中的加热温度为80～150℃；优选地，加热时间为0.5～2h。优选地，当步骤2)中的无机盐溶液选自氯化锌、溴化锌水溶液中的至少一种时，步骤2)的加热温度为85～95℃；更优选为90℃；当步骤2)中的无机盐溶液选自溴化锂水溶液时，步骤2)中的加热温度为100～150℃；更优选为120～140℃。优选地，步骤2)中预处理后的植物废弃物与无机盐溶液的质量比为(1～10)：100；更优选为(3～6)：100。优选地，步骤2)中的加热溶解的过程中还包括进行搅拌的步骤；优选地，搅拌的速度为1～1000rpm/min。优选地，步骤2)加热溶解后还包括进行真空脱气泡的步骤。优选地，真空脱气泡的真空度为0.0001～-0.1MPa；优选为0.01～0.09MPa；更优选为0.01～0.05MPa。优选地，真空脱气泡的温度为10～120℃；优选为20～85℃；更优选为20～60℃。优选地，真空脱气泡的时间为1～60min；更优选为5～20min。优选地，步骤1)中的强酸溶液选自盐酸、硝酸、硫酸水溶液中的至少一种。优选地，上述强酸溶液的质量百分数为0.5～20％。优选地，上述强酸溶液的质量百分数为2～10％；更优选为2～5％。优选地，步骤1)中酸性氧化剂溶液中的氧化剂的质量百分数为0.1～20％；优选为2～20％；更优选为4～10％。优选地，步骤1)中酸性氧化剂溶液的pH＝4～5；更优选为4～4.5。优选地，上述氧化剂选自亚氯酸盐。优选地，上述亚氯酸盐选自亚氯酸钠、亚氯酸钾、亚氯酸镁、亚氯酸钙中的至少一种。如若需要，在步骤1)中可通过调节酸溶液或酸性氧化剂溶液中氧化剂的质量百分数来控制预处理后的植物废弃物中木质素的含量，从而控制纤维素膜的力学性能及透明度。优选地，步骤1)中植物废弃物与强酸溶液或酸性氧化剂溶液的质量比为(3～5)：100。优选地，步骤1)中还包括加热搅拌的步骤；优选地，加热温度为70～100℃；优选地，加热时间为0.1～1.5h；优选地，搅拌速度为10～200rpm/min。优选地，步骤1)中的植物废弃物为经粉碎或剪碎处理，粒径小于5cm。本专利技术所述的植物废弃物指的是含有木质素、纤维素、半纤维素的植物废弃物，更常见地例如一些农作物的废弃物，例如：甘蔗渣、秸秆、果壳等。优选地，步骤3)中将纤维素溶液涂覆在载体上的厚度为0.05～5mm；更优选为0.5～1mm。优选地，步骤3)中的载体选自玻璃板、聚四氟乙烯板等不与纤维素凝固液发生化学反应的材料。优选地，步骤3)中的凝固液选自水、乙醇、甲醇、丙酮等不与纤维素反应的溶剂。如若需要，本领域的技术人员可以在步骤3)中进一步添加增塑剂；优选地，所述增塑剂选自乙二醇、丙三醇、山梨醇、木糖醇、聚乙二醇等常见的或本领域的技术人员熟知一种或多种增塑剂；优选地，增塑剂的质量百分数为2～50％。本专利技术的另一目的在于提供上述方法制备得到的纤维素膜在包装材料、过滤材料、电池隔膜材料中的应用。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术利用植物废弃物为原料直接制备纤维素膜，通过对植物废弃物进行简单的预处理除去部分木质素，得到的预处理后的甘蔗渣可进一步通过溶胀溶解在无机盐溶液中，并且由此制备的纤维素膜具有良好的机械性能，同时可以通过预处理控制木质素的含量来进一步调节纤维素膜的力学性能及透明度。2、本专利技术的制备方法大大简化了现有以植物废弃物直接制备纤维素膜的步骤，并且本专利技术使用的无机盐溶液可进一步回收利用、成本低廉、无毒，整个制备过程更为环保，能耗低，同时该制备方法对于纤维素的纯度要求不高(采用简单预处理后的植物废弃物即可)，可进一步降低纤维素膜的制备门槛及成本，有利于大规模生产，同时也为纤维素膜的制备提供了新的方向。附图说明图1为实施例1制备得到的纤维素膜的照片图；图2：a为实施例4制备得到的纤维素膜的横截面SEM图；b为实施例4制备得到的纤维素膜的表面SEM图；图3为实施例4中的甘蔗渣、预处理后的甘蔗渣和纤维素膜的红外光谱图；图4为实施例4中的甘蔗渣、预处理后的甘蔗渣和纤维素膜的XRD图；图5为为实施例4制备得到的纤维素膜的照片图。具体实施方式下面进一步列举本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维素膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/n1)将植物废弃物浸泡于强酸溶液或酸性氧化剂溶液中进行预处理，得预处理后的植物废弃物；/n2)将预处理后的植物废弃物加入无机盐溶液中，加热溶解后得溶液A；/n3)将溶液A涂覆于载体，后置于凝固液中成型，得纤维素膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种纤维素膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)将植物废弃物浸泡于强酸溶液或酸性氧化剂溶液中进行预处理，得预处理后的植物废弃物；
2)将预处理后的植物废弃物加入无机盐溶液中，加热溶解后得溶液A；
3)将溶液A涂覆于载体，后置于凝固液中成型，得纤维素膜。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无机盐溶液的质量百分数为50～80％。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无机盐溶液选自氯化锌、溴化锂、溴化锌水溶液中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中的加热温度为80～150℃；优选地，加热时间为0.5～2h。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中所述预处理后的植物废弃物与所述无机盐溶液的质量比为1～10：100。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：林海琳，杨浩，李振周，林海丹，陈琪，阎杰，
申请(专利权)人：仲恺农业工程学院，广州市中科铂津仪器有限公司，广东省农产品质量安全中心，
类型：发明
国别省市：广东;44