一种纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜及其制备方法与应用。该纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜的制备方法包括如下步骤：（1）将植物纤维素纸浆放入缓冲液中进行浸泡、洗涤，配制得到植物纤维素纸浆悬浮液I；（2）然后采用超微粒粉碎机进行粉碎，得到水分散体系的纳米纤维素纤丝；（3）用有机溶剂离心洗涤后进行改性处理，再洗涤、配制得到有机溶液；（4）最后与PABT混合，通过流延法制备纳米纤维素纤丝/PABT复合薄膜。本发明专利技术通过简单的机械法制备纳米纤维素纤丝，通过改性处理，制备获得纳米纤维素纤丝/PBAT复合薄膜，具有良好的生物可降解特性和机械性能，而且操作简单。该薄膜在包装和农业具有潜在应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜及其制备方法与应用
本专利技术属于纳米纤维素纤丝应用领域，具体涉及一种纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜及其制备方法与应用。
技术介绍
塑料制品由于其优异的产品性能被广泛应用于各个领域，然而，其产品的不可降解特性也导致了严重的环境污染，造成了大量的“白色污染”，随着社会科技水平的发展和进步，人们对环保型的薄膜材料的需求越来越迫切，聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)，是一种石油基高分子产品，兼具烷基链的柔韧性和芳香链的刚性，作为一种生物可降解的塑料，其重要性越来越突出。然而，其价格相对昂贵，并且机械强度不高，使其应用范围具有很大的局限性。绿色环保的纳米纤维素纤丝具有可降解、来源丰富、高机械强度等特点，近年来受到人们的欢迎。使用纳米纤维素纤丝化作为增强材料，已经成为开发与利用纳米纤维素纤丝功能化应用领域的一个热点。目前有文献报道使用微晶纤维素与PBAT共混(MaterialsResearchExpress,2020,7(1),015336)，制备复合材料。然而，由于混合材料本身的缺陷导致混合材料机械性能一般，界面能不匹配相容性差，直接影响到复合材料的使用。另有文献报道使用酸法制备纳米纤维素晶体与PBAT共混(JournalofThermalAnalysisandCalorimetry,2019,138,2375)。然而，酸法会使纤维素严重降解，无法保留纳米纤维素的非结晶区，是纳米纤维素的得率降低，并且无法使纳米纤维素形成分丝帚化。机械法制备的纳米纤维素纤丝具有较多分丝帚化和更高的纳米纤维素纤丝得率。目前没有关于机械法改性纳米纤维素纤丝/PBAT复合薄膜制备的报道。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于弥补现有技术的缺点与不足，提供一种纳米纤维素纤丝/PBAT复合薄膜的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供所述植物纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜的应用。本专利技术通过下述技术方案实现：一种法纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜制备方法，包括如下步骤：(1)将植物纤维素纸浆放入缓冲液中进行浸泡，然后用水洗涤至中性，然后用水将植物纤维素纸浆配制成质量分数为0.1％～5％的植物纤维素纸浆悬浮液I；(2)将步骤(1)中获得的植物纤维素纸浆悬浮液I采用超微粒粉碎机进行粉碎处理，得到水分散体系的植物纳米纤维素纤丝。(3)将步骤(2)中获得的水分散体系的植物纳米纤维素纤丝通过有机溶剂离心洗涤其中的水分，用所述有机溶剂配制成质量分数为0.1％～10％的纳米纤维素纤丝的有机溶液，使用改性试剂进行改性处理，再用所述有机溶剂洗涤处理，得到改性的植物纳米纤维素纤丝，用所述有机溶剂配制成质量分数为1％～10％的改性纳米纤维素纤丝的有机溶液。(4)将步骤(3)中获得的所述改性纳米纤维素纤丝的有机溶液和PBAT的有机溶液混合，采用流延法，制备获得可降解的纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜。进一步地，步骤(1)中所述的植物纤维素纸浆为不同植物纤维来源的纸浆；包括针叶木纸浆和阔叶木纸浆等。进一步地，步骤(1)中所述的浸泡时间为12～48h。进一步地，步骤(1)中所述的水优选为蒸馏水。进一步地，步骤(1)中所述的缓冲液浓度为0.1～1mol/L的缓冲液。进一步地，步骤(1)中所述的缓冲液组成为柠檬酸钠和氢氧化钠摩尔比为1:0.1～5。进一步地，步骤(2)中所述的机械粉碎条件为：超微粒粉碎机磨盘间隙为-50μm～100μm，磨盘转速为1000r/min～5000r/min，植物纤维粉碎循环周期为10～30次；粉碎的条件优选为：超微粒粉碎机磨盘间隙为-15μm，转速为3000r/min，循环周期为20次。进一步地，步骤(3)中所述的有机溶液包括乙醇、四氢呋喃、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、二甲基甲酰胺和甲苯中的一种或多种；优选为二氯甲烷。进一步地，步骤(3)中改性处理的温度为25～110℃，时间为1～24h。进一步地，步骤(3)中所述的改性试剂为硅烷偶联剂、酸酐化合物、烷基羧酸、芳基羧酸、异氰酸酯化合物、异硫氰酸酯化合物、苯硼酸化合物、酰氯化合物和环氧树脂中的一种；优选为硅烷偶联剂。进一步地，步骤(3)中所述改性试剂使用量为纳米纤维素纤丝质量的20％～1000％。进一步地，步骤(4)中PBAT有机溶液中PBAT质量分数为1％～10％。进一步地，步骤(4)中所述的流延法改性植物纳米纤维素纤丝/PBAT有机溶剂体系制备薄膜的温度为25℃～120℃；最优选为25℃～60℃。进一步地，步骤(4)中所述的PBAT的使用量为纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜干重质量的1％～99％。进一步地，步骤(4)中所述的流延法采用的有机溶剂体系为乙醇、四氢呋喃、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、二甲基甲酰胺和甲苯中的一种或多种。一种纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜，通过上述任一项所述的方法制备得到。所述的纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜在包装、塑封或基质保护领域中的应用。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、本专利技术通过机械法制备高度分丝帚化的植物纳米纤维素纤丝，对其进行改性处理，增加其在有机溶剂的中的分散性，改善了纳米纤维素纤维的分散特性，达到了拓展应用体系、扩展应用范围的效果。2、本专利技术所述改性植物纳米纤维素纤丝表面羟基被部分屏蔽，降低其表面能，使其能够与PBAT进行相容，之间能够形成良好的范德华力作用和界面融合作用，为纳米纤维素纤丝应用提供多的途径和方法，扩大了纤维素纤丝的运用范围。3、本专利技术采用生物可降解的基材，不会对环境产生影响。制得的纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜具有良好的机械强度和柔软性，而且具有良好的抗水性能，可应用于包装、农业或基质保护领域。附图说明图1是纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜的制备工艺流程图。图2是本专利技术实施例6中的纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜的表面SEM图。图3是本专利技术实施例6中的纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜的截面SEM图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术制备方法中原料针叶木浆购自河南惠宁贸易有限公司，其他原料及试剂均可从市面上购得，获得后直接使用。本专利技术纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜的制备方法参考图1的纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜的制备工艺流程图进行。实施例1一种纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜，其制备方法如下：(1)将50g针叶木纸浆至于柠檬酸和氢氧化钠摩尔比为0.3:1的混合溶液中(0.5mol/L的缓冲液)中浸泡12h，然后取出用蒸馏水洗涤至中性，在用蒸馏水配制为2％的纸浆悬浮液。(2)取步骤(1)中得到的质量分数为2％的纸浆悬浮液2.5L，用超微粒粉碎机(日本增幸产业株式会社，型号：MKCA6-2J)进行粉碎处理，转速为2000r/min，间隙为-10μm，循环粉碎处理10次，得到水分散体系的纳米纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n（1）将植物纤维素纸浆浸泡在缓冲液中12 ～ 48 h，然后用水洗涤至中性，用水配制得到植物纤维素纸浆悬浮液I，所述植物纤维素纸浆在悬浮液I中的质量分数为0.1% ～ 5%；/n（2）将步骤（1）得到的植物纤维素纸浆悬浮液I采用超微粒粉碎机进行粉碎，得到水分散体系的纳米纤维素纤丝；/n（3）将步骤（2）中得到的所述水分散体系的纳米纤维素纤丝中的水通过有机溶剂离心洗涤，转换为有机相分散的纳米纤维素纤丝，用所述有机溶剂配制为质量分数为0.1% ～10%的纳米纤维素纤丝的有机溶液，再使用改性试剂进行改性处理，用所述有机溶剂洗涤去除改性试剂，用所述有机溶剂配制获得质量分数为0.1% ～ 10%的改性纳米纤维素纤丝的有机溶液；/n（4）将步骤（3）中获得的所述改性纳米纤维素纤丝的有机溶液和PBAT的有机溶液混合，采用流延法，制备获得可降解的纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将植物纤维素纸浆浸泡在缓冲液中12～48h，然后用水洗涤至中性，用水配制得到植物纤维素纸浆悬浮液I，所述植物纤维素纸浆在悬浮液I中的质量分数为0.1%～5%；
（2）将步骤（1）得到的植物纤维素纸浆悬浮液I采用超微粒粉碎机进行粉碎，得到水分散体系的纳米纤维素纤丝；
（3）将步骤（2）中得到的所述水分散体系的纳米纤维素纤丝中的水通过有机溶剂离心洗涤，转换为有机相分散的纳米纤维素纤丝，用所述有机溶剂配制为质量分数为0.1%～10%的纳米纤维素纤丝的有机溶液，再使用改性试剂进行改性处理，用所述有机溶剂洗涤去除改性试剂，用所述有机溶剂配制获得质量分数为0.1%～10%的改性纳米纤维素纤丝的有机溶液；
（4）将步骤（3）中获得的所述改性纳米纤维素纤丝的有机溶液和PBAT的有机溶液混合，采用流延法，制备获得可降解的纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜。


2.根据权利要求1所述的纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜的制备方法，其特征在于，
步骤（1）中所述的缓冲液浓度为0.1～1mol/L；
步骤（1）中所述的缓冲液组成为柠檬酸钠和氢氧化钠摩尔比为1:0.1～5。


3.根据权利要求1所述的纳米纤维素纤丝/PBAT薄膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的粉碎的条件为：超微粒粉碎机的间隙-50μm～100μm，转速1000r/min～5000r/min，循环的周期10～30次。


4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫立焕，史蓝洁，李军，廖健明，张希，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44