本发明专利技术公开了一种高强韧抗紫外的木质纤维素膜的制备方法。该方法以纤维素和木质素为原料，利用氢氧化钠/尿素体系在低温下将二者溶解，得到木质素/纤维素溶液，经过离心脱泡后，在冰水浴的条件下加入交联剂，流延刮膜，在凝固浴中直接凝固成形，再经过室温风干，制备得到再生木质素纤维素复合膜。本发明专利技术制备得到的复合膜具有良好的力学性能和透光率，并拥有优异的抗紫外性能；纤维素和木质素来源广泛，价格低廉，而且易于降解，对环境无危害，因此该材料在储能、绿色包装、电子设备等领域拥有很好的应用前景。好的应用前景。好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种高强韧抗紫外的木质纤维素膜的制备方法
[0001]本专利技术属于天然高分子领域，具体涉及一种高强韧抗紫外的木质纤维素膜及其制备方法。
技术介绍
[0002]在全球性石化能源短缺以及日益严苛碳排放政策背景下，生物质资源的高值化利用引起广泛的关注。其中纤维素和木质素作为自然界中储量最为丰富的两类生物质资源，两者高效转化利用对生物循环经济发展具有重要意义。纤维素薄膜是近年来发展最快、需求量最大的材料之一，广泛应用于包装、农业、物流、电子元器件、军工等领域，为了解决严重的环境污染问题，研究者一直在努力开发由木质纤维素制备的环保材料。
[0003]例如，专利CN110204748B中报道了一种高雾度高透光率柔性纤维素膜的制备方法，先制备TEMPO氧化纤维素，然后加入去离子水配制成氧化纤维素悬浮液，再用超声波处理悬浮液，并采用旋转蒸发去除悬浮液中的部分水分，最后采用溶液流延法制得到高雾度高透光率柔性纤维素膜。该方法具有制备工艺简单、成本低、易操作等特点。专利CN110240723B中报道了一种紫外高屏蔽纤维素膜制备方法，将埃洛石
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氧化铈纳米杂化物和纤维素分别分散到水中，再将分散液进行干燥得到紫外高屏蔽纤维素膜。该纤维素膜制备工艺简单易行，原料成本低廉，可用于紫外线防护等领域。专利CN112876744B公开了一种利用木质素磺酸盐增强纳米纤维素膜力学性能的方法，该方法是将纳米纤维素与木质素磺酸盐的混合分散液进行水热反应，水热反应产物经过水洗和抽滤，即得木质素磺酸钠改性纳米纤维素复合膜。该方法利用木质素磺酸盐对纳米纤维素膜进行改性，能够改善其力学性能，拓宽其应用范围。尽管目前存在大量功能性纤维素膜的制备方法，但上述专利仍存在如下问题：(1)所制备的纤维素膜力学性能较差，通常需要复杂的后处理，在实际的应用中存在较大问题。(2)所制备的纤维素膜在水中易分解，水稳定性较差，这大大限制了其应用场景。(3)制备具有抗紫外性能的纤维素膜主要是通过添加有机紫外吸收剂和无机紫外阻滞剂来实现。然而这些功能填料在材料中会出现聚集和迁移，会损害材料的性能，也会对人类健康或环境产生负面的影响。
技术实现思路
[0004]为解决功能性纤维素膜所存在的力学性能差、耐水性低、功能填料出现聚集和迁移等问题，我们从树木的结构得到启发，木材是由纤维素、半纤维素以及木质素组分在超分子、分子以及细胞等多级尺度紧密组装而成，存在分子内、分子间共价作用力和氢键网络相互作用，呈现典型的层次性多级结构。其中纤维素线性分子通过组装成微纳米原纤赋予材料结构强度，而木质素作为粘合剂成分影响着纤维素在空间上的排列。并且木质素含有吸收紫外线的官能团，如酚类单位、酮和其他发色团。除紫外线吸收性能外，酚羟基的自由基清除能力使木质素具有优异的抗氧化性能，可以增加复合材料的热稳定性和抗氧化性。
[0005]由此，本专利技术基于纤维素在碱尿溶液中溶解和再生技术，设计一种物理化学双交
联的方法制备出具有优异的力学强度和紫外线阻隔能力的木质纤维素膜。由于物理化学双交联作用，同时也解决了木质素的迁移问题，保证了该复合膜的性能，使其在储能、绿色包装、电子设备等领域拥有很好的应用前景。
[0006]本专利技术采用的技术方案包括以下步骤：
[0007]1)将一定比例的纤维素和木质素共溶于7wt％NaOH/12wt％尿素溶液中，经离心脱泡，得到淡黄色的木质素/纤维素溶液。
[0008]2)将步骤1)制备的木质素/纤维素溶液置于冰水浴条件下，加入一定比例的交联剂，反应0.5～2小时后，倒在玻璃板上用涂膜器刮制成膜，然后置于凝固浴中直接凝固成形，再用去离子水洗涤干净，经过室温风干，制备得到再生木质纤维素复合膜。
[0009]所述步骤1)的离心条件为在7200转/分钟下离心15～30min。
[0010]所述步骤1)中：木质素与纤维素的质量比为1～5∶10；纤维素在木质素/纤维素溶液中的质量占比为2％～5％；木质素在木质素/纤维素溶液中的质量占比为0.5～2％。
[0011]所述步骤1)中的木质素为碱木质素、脱碱木质素、酶木质素、磺化木质素和硫酸盐木质素中的一种或多种，分子量为1000～6000。
[0012]所述步骤2)中，交联剂为环氧氯丙烷，交联剂与步骤1)的木质素/纤维素溶液的质量比为1～10∶100。
[0013]所述的凝固浴为乙醇、乙二醇、硫酸钠溶液、氯化钠、乙酸、稀硫酸或稀盐酸中的一种，凝固浴温度为10～60℃，凝固时间为5～30min。
[0014]本专利技术基于所设计的功能性纤维素复合膜，以木质纤维素复合膜的力学性能、透光率以及紫外屏蔽性能为主要评价指标，着重考察体系中木质素种类及与纤维素的质量配比、凝固浴种类、交联时间等工艺因素对于木质纤维素复合膜性能的影响。
[0015]本专利技术的有益效果：
[0016]本专利技术基于木质素主要来自于制浆工艺的副产物，而每年大量的木质素因无法重复利用，对环境造成了污染；所以对木质素进行再利用，既可以拥有丰富来源的低成本原料，也可以解决一定的环境问题，从而实现对造纸工业副产物的高值化利用。有益效果具体为：
[0017](1)本专利技术制备的复合膜是通过木质素和纤维素的物理化学双交联实现的，膜表面的木质素粒子的粒径均匀，无严重的团聚现象，可以有效地制备出稳定的复合膜；
[0018](2)本专利技术制备的复合膜中，木质素的加入同时提高纤维素膜的力学性能和热稳定性能，并且具有高紫外屏蔽率，因而本专利技术制备的是一种多功能性的纤维素复合膜；
[0019](3)本专利技术的复合膜制备工艺简单易行、无需复杂的加工设备；所需的材料来源途径广泛，价格低廉，较易实现大规模应用；
[0020](4)本专利技术中所用的主要原料中，木质素和纤维素均为天然的材料，实现废弃木质纤维素的高值化利用，且制备的膜可生物降解，能够有效地减少环境污染。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的木质素纤维素复合膜的数码照片。
[0022]图2为本专利技术的木质素纤维素复合膜的SEM图。
[0023]图3为本专利技术的木质素纤维素复合膜水浸渍30天前后对比图。
[0024]图4为本专利技术的木质素纤维素复合膜的水接触角测试。
[0025]图5为本专利技术的木质素纤维素复合膜的紫外防护性能。
[0026]图6为本专利技术的木质素纤维素复合膜的应力应变曲线。
具体实施方式
[0027]为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0028]实施例1：
[0029]将194g7.0wt％NaOH/12wt％尿素的水溶液预冷至
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13℃，称取6g的纤维素溶解于上述溶液中，搅拌得到3wt％纤维素混合溶液。使用高速离心机在8000转/分的转速下离心脱泡15分钟，得到透明的纤维素混合溶液。在冰水浴的条件下，加入6g的环氧氯丙烷反应1小时。将BEVS1806可调式涂膜器设置厚度为0.6mm，在玻璃本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高强韧抗紫外的木质纤维素膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将一定比例的纤维素和木质素共溶于7wt％NaOH/12wt％尿素溶液中，经离心脱泡，得到淡黄色的木质素/纤维素溶液；2)将步骤1)制备的木质素/纤维素溶液置于冰水浴条件下，加入一定比例的交联剂，反应0.5～2小时后，倒在玻璃板上用涂膜器刮制成膜，然后置于凝固浴中直接凝固成形，再用去离子水洗涤干净，经过室温风干，制备得到再生木质纤维素复合膜。2.根据权利要求1所述的一种高强韧抗紫外的木质纤维素膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1)的离心条件为在7200转/分钟下离心15～30min。3.根据权利要求1所述的一种高强韧抗紫外的木质纤维素膜的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中：木质素与纤维素的质量比为1～5∶10；纤维素...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘琳，沈荣盛，王邓峰，姚菊明，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：
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