一种蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜的制备方法技术

本发明专利技术公开一种蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜的制备方法，复合透明膜由蔗渣浆再生纤维素基材掺杂镁铝层状双氢氧化物纳米片制成，制备工艺包括三个步骤，首先将镁铝层状双氢氧化物纳米片分散在离子液体和乙醇的混合溶液中，然后利用离子液体1

【技术实现步骤摘要】
一种蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜的制备方法


[0001]本专利技术属于可降解高阻隔透明包装材料
，具体涉及一种蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜的制备方法。

技术介绍

[0002]在包装应用中使用不可生物降解和不可再生的材料引起了人们对环境污染的担忧，处理消费后塑料废物的传统方法包括焚烧和填埋，这对我们的健康和环境构成威胁。已有研究开发了替代石油基包装材料，以减少其产生的不良影响，其中生物聚合物基材料得到了广泛的研究，由于其具有可生物降解性，因此可以最大限度地减少包装废物的产生，从而在一定程度上解决废物处理问题。
[0003]来自自然资源的纤维素被认为是最丰富和可再生的聚合物材料，也是工业规模可持续材料的关键来源。广西甘蔗资源丰富，可以为开发以甘蔗渣为原料的功能纤维素产业提供有力的原料支撑。再生纤维素材料可以直接由纤维素通过物理溶解、成型和再生过程制备，因其易于制造、生物相容性、可生物降解、化学稳定性等优点而受到关注。近年来，针对纤维素进行的高值化利用研究层出不穷，提高再生纤维素薄膜的高阻隔性可以极大地拓宽其在各领域的应用。
[0004]在薄膜基质中添加纳米填料可以有效提高复合膜的阻隔性能，镁铝层状双氢氧化物(Mg/Al
‑
LDH)是一类具有片层状结构的无机材料，由金属层板和层间阴离子、水分子有序组装而成，其作为药品和食品接触材料已获得监管批准，因具有纳米尺寸及高径厚比的特点常与聚合物共混来制备多功能复合材料。但目前方法较少关注纳米材料在聚合物中的分散排列情况，因此需要切实可行的制备工艺以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]为解决镁铝层状双氢氧化物纳米片在再生纤维素膜内均匀分散工艺和规整取向两个问题，本专利技术提供一种蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜的制备方法，以此提高再生纤维素膜阻隔性能，在实现既定目标的同时，追求工艺简单、节约能耗、提高效率，以期为纤维素的高值化利用提供一定的技术支持。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：
[0007]一种蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜的制备方法，通过镁铝层状双氢氧化物分散工艺、涂膜制备和热压处理，使纳米片在蔗渣浆再生纤维素膜内均匀分散且沿膜平行方向规整取向，制备出蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜。
[0008]进一步地，所述制备方法具体包括以下步骤：
[0009]1)镁铝层状双氢氧化物纳米片分散液的制备
[0010]将镁铝层状双氢氧化物分散于溶剂中，得到的镁铝层状双氢氧化物分散液与离子
液体1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐混合，超声处理和机械搅拌交替进行，混匀后加热脱乙醇，得到镁铝层状双氢氧化物纳米片分散液；
[0011]2)蔗渣浆纤维素溶液的制备
[0012]对蔗渣浆板原料进行球磨处理，得到的蔗渣浆纤维素粉末与离子液体1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐混合，搅拌均匀后密封，在室温下放置润胀，然后在阶段加热状态下搅拌溶解；
[0013]3)蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜的制备
[0014]将镁铝层状双氢氧化物纳米片分散液加入蔗渣浆纤维素溶液中，加热搅拌，离心，然后用刮刀在玻璃板上进行涂布，冷却至室温后将载有溶液的玻璃板置于全部中构建凝固浴，形成水凝胶后放置在流动水中置出离子液体，洗脱，干燥，最后在平板硫化机中加热加压处理。
[0015]进一步地，步骤1)中，所述镁铝层状双氢氧化物横向尺寸为400nm，厚度为30nm；所述镁铝层状双氢氧化物占离子液体1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐的质量分数为2
‑
15％；所述溶剂为乙醇。
[0016]进一步地，步骤1)中，所述超声处理参数为：超声功率为100
‑
200W，时间为20min；所述机械搅拌参数为：温度为25
‑
50℃，时间为40min；所述交替次数为3
‑
6次。
[0017]进一步地，步骤2)中，所述蔗渣浆纤维素粉末粒径为60μm；所述蔗渣浆纤维素粉末占离子液体1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐的质量分数为1
‑
15％；所述润胀时间为1
‑
2h；所述阶段加热具体是指：第一阶段加热温度为45
‑
65℃，时间为1
‑
3h，第二阶段加热温度为70
‑
100℃，时间为1
‑
3h，所述溶解总时间为3
‑
8h。
[0018]进一步地，步骤3)中，所述镁铝层状双氢氧化物纳米片分散液中的镁铝层状双氢氧化物占蔗渣浆纤维素溶液中纤维的质量分数为1
‑
50％；所述加热搅拌温度为60
‑
80℃，时间为0.5
‑
2h。
[0019]进一步地，步骤3)中，所述离心时转速为3000
‑
7000rpm，离心时间为1
‑
10min；所述刮刀厚度为500
‑
3000μm；涂布速度为1
‑
5mm/s；所述干燥温度为50
‑
80℃；所述加热加压处理参数为：温度80
‑
120℃，压力4
‑
10MPa，时间1
‑
10h。
[0020]进一步地，步骤3)中，所述刮刀和玻璃板在涂布前需要进行预热处理，预热温度为60℃；所述酸溶液为0.05mol/L酒石酸溶液。
[0021]本专利技术还提供一种利用上述制备方法制备得到的蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜。
[0022]本专利技术还提供一种利用所述的蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜在包装材料中的应用。
[0023]本专利技术制备得到的复合膜具有以下特点：
[0024]1)复合膜的基材选用蔗渣浆再生纤维素，其具有无毒、对环境无污染、自然条件下可降解等优点，透明度高、机械性能和成膜性能优良，添加纳米片材提高薄膜阻隔性，有效用于环保包装材料。
[0025]2)在本专利技术的制备工艺条件下，制备的蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜，其拉伸强度可达到40.0
‑
80.0MPa，断裂伸长率为2
‑
8％左右，膜的水蒸气透过量为300
‑
650g
·
m
‑2·
24h
‑1，膜的氧气透过率为8.0
‑
30.0cm3·
m
‑2·
24h
‑1，透光率可达到
75.86％。
[0026]3)以高径厚比的层状双氢氧化物纳米片为填料，通过本工艺使之在再生纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)镁铝层状双氢氧化物纳米片分散液的制备将镁铝层状双氢氧化物分散于溶剂中，得到的镁铝层状双氢氧化物分散液与离子液体1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐混合，超声处理和机械搅拌交替进行，混匀后加热脱乙醇，得到镁铝层状双氢氧化物纳米片分散液；2)蔗渣浆纤维素溶液的制备对蔗渣浆板原料进行球磨处理，得到的蔗渣浆纤维素粉末与离子液体1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐混合，搅拌均匀后密封，在室温下放置润胀，然后在阶段加热状态下搅拌溶解；3)蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜的制备将镁铝层状双氢氧化物纳米片分散液加入蔗渣浆纤维素溶液中，加热搅拌，离心，然后用刮刀在玻璃板上进行涂布，冷却至室温后将载有溶液的玻璃板置于酸溶液中构建凝固浴，形成水凝胶后放置在流动水中置出全部离子液体，洗脱，干燥，最后在平板硫化机中加热加压处理。2.根据权利要求1所述的蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述镁铝层状双氢氧化物横向尺寸为400nm，厚度为30nm；所述镁铝层状双氢氧化物占离子液体1
‑
烯丙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐的质量分数为2
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15％；所述溶剂为乙醇。3.根据权利要求1所述的蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述超声处理参数为：超声功率为100
‑
200W，时间为20min；所述机械搅拌参数为：温度为25
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50℃，时间为40min；所述交替次数为3
‑
6次。4.根据权利要求1所述的蔗渣浆再生纤维素/纳米层状双氢氧化物复合透明膜的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述蔗渣浆纤维素粉末粒径为60μm；所述蔗渣浆纤维素粉末占离子液体1
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烯丙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄崇杏，许承龙，黄浩河，李博，赵辉，陈展鹏，胡驰，郑超健，张凯凯，马运阳，高梦瑶，蒋陈健，杨厚薄，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：