基于废纸的复合形貌纳米纤维素透明薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开的基于废纸的复合形貌纳米纤维素透明薄膜，按重量百分比，由以下组分组成：1.59％～1.97％废纸、31.86％～39.29％去离子水、0％～0.38％脱墨剂、58.52％～66.14％质量分数为98％的浓硫酸，上述组分重量百分比之和为100％。该透明薄膜具有较高的结晶度、良好的热性能以及氧气阻隔性能，在包装等领域具有广阔的应用前景。还公开了基于废纸的复合形貌纳米纤维素透明薄膜的制备方法。米纤维素透明薄膜的制备方法。米纤维素透明薄膜的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
基于废纸的复合形貌纳米纤维素透明薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于废弃物资源化再利用以及纳米材料提取制备领域，具体涉及 一种基于废纸的复合形貌纳米纤维素透明薄膜，还涉及该种基于废纸的复合 形貌纳米纤维素透明薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]全球每年产生废纸超过四亿吨，废纸数量大但回收率低，有相当一部分 废纸依然通过填埋或焚烧进行处理，给环境带来巨大的压力，仅有大约 50％～65％的废纸被回收，且回收利用途径单一，大多数用于生产再生纸， 产品附加值较低，无形中造成资源的浪费。因此，寻求一种实现废纸高质量 回收利用的新途径，具有重要的现实意义和社会效益。
[0003]废纸中含有大量的纤维素，且具有来源丰富、价格低廉等特点，是一种 优良的纤维素资源。基于绿色发展新理念，利用废纸来生产应用广泛的纳米 纤维素，不仅可以减少纸资源的浪费，有利于环保，而且实现了资源的合理 化利用，进一步开拓废纸的回收利用途径。薄膜材料已成为当前研究的热点， 以纤维素为原材料制备薄膜材料，在包装领域具有良好的应用前景，在生产 生活中发挥着重要作用，对于发展绿色化学，促进人类可持续发展具有重要 意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一个目的是提供一种基于废纸的复合形貌纳米纤维素透明 薄膜，具有较高的结晶度、良好的热性能以及氧气阻隔性能，在包装等领域 具有广阔的应用前景。
[0005]本专利技术的第二个目的是提供一种基于废纸的复合形貌纳米纤维素透明 薄膜的制备方法。
[0006]本专利技术所采用的第一个技术方案是，基于废纸的复合形貌纳米纤维素透 明薄膜，
[0007]按重量百分比，由以下组分组成：1.59％～1.97％废纸、31.86％～39.29％ 去离子水、0％～0.38％脱墨剂、58.52％～66.14％质量分数为98％的浓硫酸， 上述组分重量百分比之和为100％。
[0008]本专利技术所采用的第二个技术方案是，基于废纸的复合形貌纳米纤维素透 明薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，按重量份分别称取以下组分：1.59％～1.97％废纸、31.86％～ 39.29％去离子水、0％～0.38％脱墨剂、58.52％～66.14％质量分数为98％的浓 硫酸，上述组分重量百分比之和为100％；
[0010]步骤2，制备废纸纤维，具体操作步骤如下：
[0011]步骤2.1，将废纸粉碎，加入去离子水与脱墨剂浸泡，得到废纸液；
[0012]步骤2.2，将步骤2.1所得废纸液倒入打浆机中进行打浆，打浆结束将其 倒入标准检验筛中，用水多次冲洗，去除浮沫，并沥干水分，得到废纸浆；
[0013]步骤2.3，将废纸浆置于培养皿中，放入电热鼓风干燥箱中烘干得到废 纸饼；
[0014]步骤2.4，将烘干后的废纸饼掰碎，并放入粉碎机中打碎，得到废纸纤 维；
[0015]步骤3，制备废纸基纳米纤维素，具体操作步骤如下：
[0016]步骤3.1，将质量分数为98％浓硫酸稀释至质量分数为59％浓度的硫酸；
[0017]步骤3.2，称取废纸纤维，加入稀释后的硫酸，搅拌至溶解，再将其在 水浴条件下搅拌，得到酸化后的悬浊液A；
[0018]步骤3.3，将悬浊液A以10倍稀释，冷却静置，得到悬浊液B；
[0019]步骤3.4，将悬浊液B进行抽滤洗涤，并透析，得到中性的纳米纤维素 悬浊液；
[0020]步骤3.5，将中性纳米纤维素悬浊液超声分散后，倒入培养皿中，冷冻 干燥得到废纸基纳米纤维素；
[0021]步骤4，制备废纸基纳米纤维素透明薄膜，具体操作步骤如下：
[0022]步骤4.1，向步骤3.5制备的纳米纤维素中加入去离子水，配制纳米纤维 素悬浊液，并将其超声分散；
[0023]步骤4.2，使用砂芯过滤装置对纳米纤维素悬浊液进行真空抽滤，得到 湿润的纳米纤维素薄膜；
[0024]步骤4.3，把湿润的纳米纤维素薄膜和微孔滤膜一同取下，使用气枪将 其吹干，最终得到基于废纸的复合形貌纳米纤维素透明薄膜。
[0025]本专利技术的特征还在于，
[0026]脱墨剂中各个组分及质量比为：H2O2：NaOH：Na2SiO3：SDBS： OP
‑
10＝2.8～3.2：0.4～0.5：1.3～1.6：0.35～0.45：0.45～0.55。
[0027]步骤2.1中废纸粉碎为15mm
×
4mm～20mm
×
10mm的碎片，在去离子 水中浸泡时间为20min～40min；步骤2.2中废纸液打浆时间为20min～ 40min，标准检验筛为300目～350目。
[0028]步骤2.3中废纸浆的烘干温度为80℃～90℃，烘干时间为20h～24h。
[0029]步骤2.4中，废纸饼的粉碎功率为1000w～1400w，粉碎次数为2次， 单次粉碎时间为20s～40s，间隔时间为10s～15s。
[0030]步骤3.2中水浴温度为40℃～50℃，搅拌转速为250r/min～290r/min， 搅拌时间为1h；所述步骤3.3中静置时间为1h；所述步骤3.4中抽滤时间为 1h～2h，透析时间为3d～4d。
[0031]步骤3.5中超声时间为20min～40min，冷冻干燥温度为
‑
65℃～
‑
55℃， 冷冻干燥时间为2d～3d。
[0032]步骤4.1中超声时间为20min～40min。
[0033]步骤4.2中真空抽滤时间为1.5h～2.5h，滤膜材质为聚偏氟乙烯，滤膜 孔径为0.22μm；所述步骤4.3中气枪吹干时间为20min～40min。
[0034]本专利技术的有益效果是：
[0035]本专利技术制备的纳米纤维素薄膜，微观上，纳米纤维素薄膜均呈现规律性 的复合形貌，即纳米级纤维在薄膜中间部位呈取向排列，边沿无规杂乱排列； 纳米纤维素具有高结晶度。宏观上，纳米纤维素薄膜均呈现一定的透明性， 而不依赖纸张种类和是否脱墨；另外，纳米纤维素薄膜具有良好的热稳定性 能以及氧气阻隔性能。综上，本专利技术以废纸为原料，采用简单的制备工艺、 较低的制备成本，制得具有复合形貌的纳米纤维素透明薄膜，并
且其具有较 高的结晶度、良好的热性能以及氧气阻隔性能，在包装等领域具有广阔的应 用前景，既实现了废纸的再生资源化利用，又得到了较高附加值的新产品， 创造了经济效益和环境效益。
附图说明
[0036]图1是本专利技术实施例1制备得到的纳米纤维素薄膜示意图；
[0037]图2是本专利技术实施例2制备得到的纳米纤维素薄膜示意图；
[0038]图3是本专利技术实施例3制备得到的纳米纤维素薄膜示意图；
[0039]图4是本专利技术实施例4制备得到的纳米纤维素薄膜示意图；
[0040]图5是本专利技术实施例5制备得到的纳米纤维素薄膜示意图；
[0041]图6是本专利技术实施例6制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于废纸的复合形貌纳米纤维素透明薄膜，其特征在于，按重量百分比，由以下组分组成：1.59％～1.97％废纸、31.86％～39.29％去离子水、0％～0.38％脱墨剂、58.52％～66.14％质量分数为98％的浓硫酸，上述组分重量百分比之和为100％。2.基于废纸的复合形貌纳米纤维素透明薄膜的制备方法其特征在于，包括以下步骤：步骤1，按重量份分别称取以下组分：1.59％～1.97％废纸、31.86％～39.29％去离子水、0％～0.38％脱墨剂、58.52％～66.14％质量分数为98％的浓硫酸，上述组分重量百分比之和为100％；步骤2，制备废纸纤维，具体操作步骤如下：步骤2.1，将废纸粉碎，加入去离子水与脱墨剂浸泡，得到废纸液；步骤2.2，将步骤2.1所得废纸液倒入打浆机中进行打浆，打浆结束将其倒入标准检验筛中，用水多次冲洗，去除浮沫，并沥干水分，得到废纸浆；步骤2.3，将废纸浆置于培养皿中，放入电热鼓风干燥箱中烘干得到废纸饼；步骤2.4，将烘干后的废纸饼掰碎，并放入粉碎机中打碎，得到废纸纤维；步骤3，制备废纸基纳米纤维素，具体操作步骤如下：步骤3.1，将质量分数为98％浓硫酸稀释至质量分数为59％浓度的硫酸；步骤3.2，称取废纸纤维，加入稀释后的硫酸，搅拌至溶解，再将其在水浴条件下搅拌，得到酸化后的悬浊液A；步骤3.3，将悬浊液A以10倍稀释，冷却静置，得到悬浊液B；步骤3.4，将悬浊液B进行抽滤洗涤，并透析，得到中性的纳米纤维素悬浊液；步骤3.5，将中性纳米纤维素悬浊液超声分散后，倒入培养皿中，冷冻干燥得到废纸基纳米纤维素；步骤4，制备废纸基纳米纤维素透明薄膜，具体操作步骤如下：步骤4.1，向步骤3.5制备的纳米纤维素中加入去离子水，配制纳米纤维素悬浊液，并将其超声分散；步骤4.2，使用砂芯过滤装置对纳米纤维素悬浊液进行真空抽滤，得到湿润的纳米纤维素薄膜；步骤4.3，把湿润的纳米纤维素薄膜和微孔滤膜一同取下，使用气枪将其吹干，最终得到基于废纸的复合形貌纳米纤维素透明薄膜。3.根据权利要求2所述的基于废纸的复合形貌纳米纤维素透明薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中脱墨剂中各个组分及...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷婉青，裴慧，方长青，侯景宇，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：