一种海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于纳米复合材料及其制备方法和应用领域，特别涉及一种海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜及其制备方法和应用，包含以下步骤：(1)芳纶纳米纤维的制备；(2)海藻酸钠和芳纶纳米纤维在水溶液的溶解与分散；(3)海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜的制备。本发明专利技术所提供的制备方法可以提高薄膜的疏水性、热稳定性、力学强度、紫外屏蔽性等。本发明专利技术制备的透明海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜的热稳定性、疏水性、力学性能有较大提升，紫外透光率低于3％。这种热稳定性好、强度高、紫外屏蔽性能优异的透明海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜可用于温度较高、紫外线较强、湿度较大的热带区域中医药、果蔬、肉类等包装领域。类等包装领域。类等包装领域。

【技术实现步骤摘要】
一种海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳米复合材料及其制备和应用领域，特别涉及一种海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合 膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]经济发展和社会进步的同时，伴随着环境问题的日益恶化和石化资源的严重匮乏。开发环境友好、可再生、可降解的绿色包装材料势在必行。
[0003]海藻酸钠作为一种天然高分子，主要存在于藻类植物中，具有很好的稳定性、安全性 和水溶性，可用于增稠剂、稳定剂、乳化剂、分散剂、胶凝剂、悬浮剂等。降解产物对生 物和自然无害，已被广泛应用于医药、工业、农业等众多领域，但是纯海藻酸钠膜存在脆 性较大、强度较低、耐高温性差、疏水性性能较差等问题，一定程度上限制了其应用。通 过化学或物理方法来提高海藻酸钠膜的结构和性能可有效解决纯海藻酸钠膜的上述问题。
[0004]芳纶纤维是一种高性能合成纤维，以密度小、高模量、高强度等多种优异性能被广泛 应用，但其疏水强、表面浸润性较差，导致界面结合力弱，影响其与基体间的粘结性能。 而芳纶纳米纤维，兼具芳纶纤维和聚合物纳米纤维的优势，可有效解决芳纶纤维表面光滑、 活性较低、复合效果不好的问题，常作为添加相，用于制备复合材料，但是目前尚未见到 芳纶纳米纤维改性海藻酸钠膜，提高其机械、耐高温、疏水、紫外屏蔽等性能的报道。
[0005]同时，去质子法制备的芳纶纳米纤维在后续处理中，存在干燥过程中易团聚，干燥后 不易分散等问题，一定程度上限制了其功能的发挥，本研究直接将芳纶纳米纤维从其氢氧 化钾/二甲基亚砜溶液中沉析过滤后，直接分散至去离子水中得到芳纶纳米纤维/水的分浮 液，并未采用干燥后再分散的方法，操作步骤简单高效、经济环保。将芳纶纳米纤维与海 藻酸钠进行复合制备海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜用于具有紫外屏蔽功能的绿色包装领域 具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜的制备方法，本 所述制备过程简单、价格低廉。
[0007]与纯海藻酸钠膜相比，本专利技术制备的透明海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜，力学强度、 热稳定性和疏水性都有较大提升，紫外透光率低于3％。这种热稳定性好、强度高、紫外屏 蔽性能优异的透明海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜可用于农业、工业、快递等包装领域。
[0008]为达到以上目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现：
[0009]一种海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜的制备方法，包括如下步骤：
[0010]在二甲基亚砜中加入氢氧化钾和芳纶纤维，磁力搅拌形成芳纶纳米纤维/氢氧化钾/二甲 基亚砜透明红色溶液；将去离子水加入至芳纶纳米纤维/氢氧化钾/二甲基亚砜溶液中，并不 断使用磁力搅拌，搅拌均匀后抽滤，反复用溶剂洗涤去除残余的二甲基亚砜和氢氧化钾； 然后将洗涤好的芳纶纳米纤维分散至去离子水中，得到芳纶纳米纤维水分散
液；
[0011]取海藻酸钠粉末，加入去离子水，磁力搅拌至溶液均匀透明；
[0012]将海藻酸钠溶液与芳纶纳米纤维水溶液混合，磁力搅拌至溶液均一，在室温条件下静 置脱泡，然后将两者混合溶液倒入模具中，放入干燥箱，待溶剂完全蒸发后，得到海藻酸 钠/芳纶纳米纤维复合膜。
[0013]作为本专利技术进一步改进，所述二甲基亚砜和氢氧化钾、芳纶纤维的加入质量比例为： (500～1000)：(1～2)：(1～3)。
[0014]作为本专利技术进一步改进，去离子水与芳纶纳米纤维/氢氧化钾/二甲基亚砜溶液质量比为 (1～3)：1。
[0015]作为本专利技术进一步改进，洗涤好的芳纶纳米纤维与去离子水质量比为1：(250～750)。
[0016]作为本专利技术进一步改进，海藻酸钠粉末在10
‑
60℃水浴中恒温搅拌，1～6h后均匀透明。
[0017]作为本专利技术进一步改进，所述均一溶液中，按照质量百分比计算，包括90％
‑
98％海藻 酸钠和10％
‑
2％芳纶纳米纤维。
[0018]作为本专利技术进一步改进，所述的海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜是在40～100℃的干燥箱 中进行烘干的，干燥时间为12
‑
24h。
[0019]作为本专利技术进一步改进，所述的溶剂为丙酮、乙醇或去离子水。
[0020]一种上述制备方法制备的海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜，热稳定性和疏 水性有较大提升，紫外透光率低于3％。
[0021]上述海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜可用于温度较高、紫外线较强、湿度 较大的热带区域中医药、果蔬、肉类等包装领域。
[0022]本专利技术有益效果
[0023]本专利技术提供了一种制备过程简单、价格低廉的透明海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜的制 备方法。与纯海藻酸钠膜相比，本专利技术提供的方法可以提高薄膜的疏水性、热稳定性、力 学强度、抗紫外性等。本专利技术制备的透明海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜，力学性能、热稳 定性和疏水性有较大提升，紫外透光率低于3％。这种热稳定性好、强度高、紫外屏蔽性能 优异的透明海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜可用于温度较高、紫外线较强、湿度较大的热带 区域中医药、果蔬、肉类等包装领域。
附图说明
[0024]图1本专利技术中制备的芳纶纳米纤维的透射电子显微镜(TEM)图。
[0025]图2为本专利技术中海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜部分分子间氢键作用示意图；其中A为 海藻酸钠分子；B为芳纶分子。
[0026]图3为本专利技术中实施案例1制备的海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜的实物图。
[0027]图4为本专利技术中实施案例8制备的海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜接触角数据图；图4(左) 为海藻酸钠膜接触角数据CA＝29.8
°
，图4(右)海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜接触角数据 CA＝46.4
°
。
[0028]图5为本专利技术中实施案例1制备的海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜应力
‑
应变曲线
透明的溶液。将上述配置的海藻酸钠溶液和芳纶纳米纤维溶液按照海藻酸钠和芳纶纳米纤 维质量比为97:3的比例混合后搅拌2h，室温静置24小时脱除气泡。将共混液倒入培养皿， 于60℃下烘干12h，剥离即得海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合薄膜。
[0042]实施例4
[0043]在250g二甲基亚砜中加入芳纶纤维0.5g和氢氧化钾0.75g，磁力搅拌形成芳纶纳米纤 维/氢氧化钾/二甲基亚砜溶液。将200ml去离子水加入100ml芳纳米纤维/氢氧化钾/二甲基 亚砜溶液中，磁力搅拌器搅拌均匀，然后真空压力下过滤，反复用去离子水和酒精洗净去 除残余氢氧化钾和二甲基亚砜。然后将洗涤好的芳纶纳米纤维分散至去离子水中，得到芳 纶纳米纤维水分散液，洗涤好的芳纶纳米纤维与去离子水质量比为1：750。
[0044]称取2g海藻酸钠粉末，加入去离子水，在50℃水浴中恒温磁力搅拌4h后，得到均匀 透明的溶液。将上述配置的海藻酸钠溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，采用以下步骤：（1）在二甲基亚砜中加入氢氧化钾和芳纶纤维，搅拌形成芳纶纳米纤维/氢氧化钾/二甲基亚砜溶液；（2）将去离子水加入至芳纶纳米纤维/氢氧化钾/二甲基亚砜溶液中，搅拌均匀后抽滤，反复用溶剂洗涤去除残余的二甲基亚砜和氢氧化钾得芳纶纳米纤维；（3）然后步骤（2）制备的芳纶纳米纤维分散至去离子水中，得到芳纶纳米纤维水分散液；（4）取海藻酸钠，加入去离子水，搅拌至均匀透明得海藻酸钠溶液；（5）将步骤（4）制备的海藻酸钠溶液与步骤（3）制备的芳纶纳米纤维水分散液混合，搅拌至溶液均一，在室温条件下静置脱泡，然后将混合溶液倒入模具中，干燥，待溶剂完全蒸发后，得到海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜。2.根据权利要求1所述的海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的二甲基亚砜、氢氧化钾和芳纶纤维的加入质量比例为：（500~1000）：（1~2）：（1~3）。3.根据权利要求1所述的海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述去离子水与芳纶纳米纤维/氢氧化钾/二甲基亚砜溶液质量比为（1~3）：1。4.根据权利要求1所述的海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的溶剂为丙酮、乙醇或去离子水；步骤（3）所述的芳纶纳米纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏光美，沈逍安，韩文佳，孔凡功，贾鹏，徐振，许琦玺，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：