一种纤维素纳米纤丝-PBAT复合薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种纤维素纳米纤丝

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素纳米纤丝
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PBAT复合薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物基可降解薄膜
，具体涉及一种纤维素纳米纤丝
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PBAT复合薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]塑料在世界范围内的应用越来越广泛，自2014年以来全球塑料年产量超过3亿吨。然而，塑料在环境中降解的周期很长，具有持久性，对自然界和人类健康存在潜在的不利后果，因此需要开发可持续替代材料。
[0003]PBAT(己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物)是一种热塑性生物降解塑料，具有较好的延展性、较大的断裂伸长率、较好的耐热性、较好的抗冲击性能和优良的生物降解性能，在生物降解塑料领域已经成为了研究热点之一。同时，PBAT属于脂肪族芳香聚酯，具有良好的生物相容性，是农业、包装薄膜和医疗器械等领域的理想候选材料之一。据报道，2018年基于PBAT的生物塑料产量约为200万吨，而2020年产量增加了两倍，表明市场需求量明显增加。然而，由于PBAT存在强度差、价格昂贵、生产工艺复杂等问题，其应用受到了很大的限制。
[0004]纤维素具有来源丰富、绿色环保、高强度、高模量、耐热性能好、易降解等优点，近些年来受到了越来越多的关注，而将纳米纤维素作为增容和增强材料已经成为研究的热点。据文献报道：使用酸法制备纤维素微/纳米纤维，将其湿混合膜卷起来，利用干燥后纤维素微/纳米纤维之间形成的内部氢键进行密封，最终可以得到无粘合剂、全天然可降解的纤维素吸管(Adv.Funct.Mater.2020,30,1910417)。然而，该方法制备的纤维素吸管裸露在外部的羟基太多，防水性能很差，极大地限制了其实际应用，且酸法会使纤维素严重降解，无法保留较多的纳米纤维素非结晶区，会造成纳米纤维素的得率降低，最终形成的纳米纤维素是一维棒状结构，纤维素之间不能形成相互交织的网络连接。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种纤维素纳米纤丝
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PBAT复合薄膜及其制备方法和应用。
[0006]本专利技术所采取的技术方案是：
[0007]一种纤维素纳米纤丝
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PBAT复合薄膜，其由以下质量百分比的原料制成：
[0008]纤维素纳米纤丝：51％～99％；
[0009]PBAT：1％～49％；
[0010]纳米土：0～8％。
[0011]优选的，一种纤维素纳米纤丝
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PBAT复合薄膜，其由以下质量百分比的原料制成：
[0012]纤维素纳米纤丝：51％～98％；
[0013]PBAT：1.02％～42.11％；
[0014]纳米土：0.98～6.89％。
[0015]优选的，所述纤维素纳米纤丝的长度为200nm～5000nm，直径为1nm～300nm。
[0016]优选的，所述纤维素纳米纤丝由针叶木浆、阔叶木浆、棉浆、细菌纤维素中的至少一种制成。
[0017]优选的，所述PBAT的数均分子量为40000g/mol～80000g/mol。
[0018]进一步优选的，所述PBAT的数均分子量为40000g/mol～60000g/mol。
[0019]优选的，所述纳米土的粒径为100nm～1000nm。
[0020]进一步优选的，所述纳米土的粒径为200nm～800nm。
[0021]上述纤维素纳米纤丝
‑
PBAT复合薄膜的制备方法包括以下步骤：
[0022]1)将纤维素加水配制成纤维素悬浮液，再进行超微粉碎，得到纤维素纳米纤丝分散液；
[0023]2)将纳米土分散在纤维素纳米纤丝分散液中，得到纤维素纳米纤丝
‑
纳米土混合液；
[0024]3)将纤维素纳米纤丝
‑
纳米土混合液倒入铸膜容器，进行铸膜，得到纤维素纳米纤丝薄膜；
[0025]4)将纤维素纳米纤丝薄膜浸入PBAT分散液中，进行浸渍，即得纤维素纳米纤丝
‑
PBAT复合薄膜。
[0026]优选的，上述纤维素纳米纤丝
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PBAT复合薄膜的制备方法包括以下步骤：
[0027]1)将纤维素浸泡在水中，配制成纤维素悬浮液，再进行超微粉碎，得到纤维素纳米纤丝分散液；
[0028]2)将纳米土加入纤维素纳米纤丝分散液中，进行搅拌，得到纤维素纳米纤丝
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纳米土混合液；
[0029]3)将纤维素纳米纤丝
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纳米土混合液倒入铸膜容器，进行铸膜，得到纤维素纳米纤丝薄膜；
[0030]4)将纤维素纳米纤丝薄膜浸入PBAT分散液中，进行浸渍，再取出进行干燥，即得纤维素纳米纤丝
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PBAT复合薄膜。
[0031]优选的，步骤1)所述浸泡的时间为12h～48h。
[0032]优选的，步骤1)所述超微粉碎采用的超微粒粉碎机的间隙为5μm～60μm，转速为1500r/min～6000r/min。
[0033]进一步优选的，步骤1)所述超微粉碎采用的超微粒粉碎机的间隙为5μm～20μm，转速为1500r/min～4500r/min。
[0034]优选的，步骤2)所述纤维素纳米纤丝分散液的质量百分比浓度为1％～10％。
[0035]优选的，步骤2)所述搅拌的时间为0.1h～3h。
[0036]优选的，步骤3)所述铸膜在30℃～80℃下进行，铸膜时间为24h～240h。
[0037]进一步优选的，步骤3)所述铸膜在30℃～50℃下进行，铸膜时间为24h～168h。
[0038]优选的，步骤4)所述PBAT分散液中的溶剂为四氢呋喃、乙腈、丙酮、甲醇、乙醇中的至少一种。
[0039]优选的，步骤4)所述干燥在100℃～300℃下进行，干燥时间为0.1h～2h。
[0040]本专利技术的有益效果是：本专利技术以纤维素纳米纤丝为基体，再通过分子间作用力、氢键作用和界面融合作用与PBAT复合，不需要进行任何化学改性处理，得到的复合薄膜防水
性能好、断裂伸长率大、安全环保，可以广泛用于农用地膜、产品包装、绝缘材料、封装材料等领域。
[0041]具体来说：
[0042]1)本专利技术通过机械法制备高度分丝帚化的纤维素纳米纤丝，再采用浸渍法与PBAT结合制备复合薄膜，工艺简单，便于操作；
[0043]2)本专利技术使用的纤维素纳米纤丝表面羟基丰富，表面能较高，与PBAT之间通过氢键作用、分子间作用力和界面融合作用进行结合，结合牢靠；
[0044]3)本专利技术的纤维素纳米纤丝
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PBAT复合薄膜兼具纳米纤维素薄膜和PBAT薄膜的优异性能，防水性能好，断裂伸长率大，且还具备可调控的透光率，可降解，不会对环境造成损害，可以广泛应用在农用地膜、产品包装、绝缘材料、封装材料等领域。
附图说明
[0045]图1为实施例1的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维素纳米纤丝
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PBAT复合薄膜，其特征在于，其由以下质量百分比的原料制成：纤维素纳米纤丝：51％～99％；PBAT：1％～49％；纳米土：0～8％。2.根据权利要求1所述的纤维素纳米纤丝
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PBAT复合薄膜，其特征在于：所述纤维素纳米纤丝的长度为200nm～5000nm，直径为1nm～300nm。3.根据权利要求1或2所述的纤维素纳米纤丝
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PBAT复合薄膜，其特征在于：所述纤维素纳米纤丝由针叶木浆、阔叶木浆、棉浆、细菌纤维素中的至少一种制成。4.根据权利要求1或2所述的纤维素纳米纤丝
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PBAT复合薄膜，其特征在于：所述PBAT的数均分子量为40000g/mol～80000g/mol。5.根据权利要求1或2所述的纤维素纳米纤丝
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PBAT复合薄膜，其特征在于：所述纳米土的粒径为100nm～1000nm。6.权利要求1～5中任意一项所述的纤维素纳米纤丝
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PBAT复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将纤维素加水配制成纤维素悬浮液，再进行超微粉碎，得到纤维素纳米纤丝分散液；2)将纳...

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