【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于羧甲基纤维素基薄膜的制备，具体涉及一种绿色疏水、高强度和抗紫外的双交联cmc/pva复合薄膜的制备方法。
技术介绍
1、传统包装材料通常由不可再生的石油原料制备，由于其存在不可降解的问题，对环境造成了巨大危害。因此，亟需开发出一种可以替代传统塑料的可生物降解包装材料。在众多可再生的生物聚合物材料中，纤维素具有生物相容性好、可再生和无毒等特性。其中羧甲基纤维素钠（cmc-na）是一种水溶性阴离子纤维素醚，具有优异的成膜能力和良好的气体阻隔性，可形成透明、柔韧的薄膜，被广泛用于制造可生物降解的包装薄膜。然而，由于cmc-na存在大量亲水羟基和电离羧基，导致羧甲基纤维素（cmc）基薄膜在高湿度条件下表现出低强度和较高的水敏感性，在很大程度上限制了其应用。为解决上述问题， 研究人员提出了化学交联剂交联、金属离子螯合、电离羧基质子化和纳米聚合物共混等多种改善策略。
2、聚乙烯醇（pva）是一种成本相对低、生物相容性好、无毒、化学性质稳定的可生物降解材料，与cmc-na共混可以极大程度改善cmc基薄膜的柔韧性。双醛羧甲基纤维素（dcmc）可以在酸性条件下与pva和cmc的羟基（-oh）发生反应形成半缩醛，同时cmc-na的电离羧基在酸性条件下变成的羧基（-cooh）和-oh形成氢键，从而在cmc-na和pva之间通过半缩醛键和氢键构筑双交联网络结构，增强cmc/pva复合薄膜的机械性能。涂覆疏水涂层能够更加有效地改善薄膜材料的强亲水性，硬脂酸（sa）疏水材料由于绿色环保、成本低和工艺简单，是改善cmc基薄膜疏水性能
3、本专利技术采用dcmc-hcl交联体系构筑双交联网络结构，同时引入无毒、可降解的pva增强薄膜的机械性能，进一步引入绿色、无毒的cqds作为紫外线阻隔添加剂，增强薄膜的紫外线阻隔性能。选用绿色、无毒的sa作为表面疏水涂层，同时采用aptes改善薄膜和sa间的界面相容性有效提升薄膜的疏水性，最终制备得到的薄膜材料在疏水、防紫外和可降解塑料薄膜领域具有广阔的应用前景。然而，目前尚没有该方面的相关报道。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是提供了一种制备工艺简单且成本低廉的绿色疏水、高强度和抗紫外的双交联cmc/pva复合薄膜的制备方法，该方法利用cmc-na和pva作为复合薄膜的主要材料，利用dcmc-hcl交联体系构筑双交联网络结构，进一步引入绿色、无毒的cqds，对混合物料进行机械搅拌促进物料混合均匀，涂覆在聚四氟乙烯板上干燥后，进一步在薄膜表面涂覆aptes、喷涂sa制备表面疏水涂层，最终制备得到的绿色疏水、高强度和抗紫外的双交联cmc/pva复合薄膜表现出优异的疏水性（128°）、紫外线阻隔性能（93.88%）和高湿度条件下的高抗拉强度（72mpa（30%rh），59.9mpa（75%rh））等优势。
2、本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种绿色疏水、高强度和抗紫外的双交联cmc/pva复合薄膜的制备方法，其特征在于具体过程为：
3、步骤s1：将柠檬酸、植酸和尿素溶解于去离子水中，超声后转移至高压反应釜中于160~200℃反应得到黄棕色混合溶液，冷却后的产物经离心、透析和冷冻干燥后得到碳量子点粉末即物料a；
4、步骤s2：将羧甲基纤维素钠溶解于去离子水中，再用盐酸调节ph值至3~5，然后加入高碘酸钠，在30~40℃、200~400r/min的黑暗条件下反应，将反应产物用乙醇和去离子水洗涤后冷冻干燥得到物料b；
5、步骤s3：在室温条件下，将物料a、物料b、丙三醇、羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇溶解于去离子水中，搅拌混合均匀后用盐酸调节混合体系的ph=3~5，继续反应得到物料c；
6、步骤s4：将物料c涂覆在聚四氟乙烯板上，在25%~35%相对湿度、30~50℃条件下干燥得到物料d；
7、步骤s5：将物料d切片后浸入0.1wt%~2wt%的aptes-乙醇溶液中2~4h，再自然晾干得到物料e；
8、步骤s6：将硬脂酸、n-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-(二甲基氨基)丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶解于无水乙醇中得到物料f；
9、步骤s7：将物料f转移至喷枪并喷涂到物料e表面，并于50~70℃热固化得到绿色疏水、高强度和抗紫外的双交联cmc/pva复合薄膜，该双交联cmc/pva复合薄膜通过高碘酸钠氧化得到的dcmc与hcl构成dcmc-hcl交联体系，在cmc-na和pva之间通过半缩醛键和氢键构筑双交联网络结构，用于显著提高cmc/pva复合薄膜的机械性能，采用aptes改善亲水性cmc/pva复合薄膜和疏水性sa之间的界面相容性，通过薄膜和aptes之间形成的氢键和si-o-si键，以及aptes和sa之间形成的酰胺键，用于增强cmc基薄膜的疏水性。
10、进一步限定，步骤s3中所述物料a、物料b与羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇的投料质量比为4:15:100:100。
11、进一步限定，步骤s6中所述硬脂酸、n-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-(二甲基氨基)丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的投料摩尔比为1~5:1:1。
12、本专利技术所述的绿色疏水、高强度和抗紫外的双交联cmc/pva复合薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：
13、步骤s1：将2.8g柠檬酸、2.8g植酸和1.12g尿素在去离子水中充分溶解，超声后转移至高压反应釜中于180℃反应6h得到黄棕色混合溶液，冷却至室温后离心去除颗粒物，将上清液用透析袋透析48h，冷冻干燥后研磨得到碳量子点即物料a；
14、步骤s2：将5g羧甲基纤维素钠溶解于200ml去离子水中，再用盐酸调节ph值至3.0，然后加入5.5g高碘酸钠，在35℃，300r/min的黑暗条件下反应4h，将产物用乙醇和去离子水洗涤后冷冻干燥得到物料b；
15、步骤s3：在室温条件下，将0.06g物料a、0.225g物料b、1ml丙三醇、1.5g羧甲基纤维素钠和1.5g聚乙烯醇溶解于去离子水中，以400r/min的搅拌速率混合均匀后用盐酸调节混合体系的ph值至4，继续反应2h得到物料c；
16、步骤s4：将物料c涂覆在聚四氟乙烯板上，在30%相对湿度、40℃的条件下干燥得到物料d；
17、步骤s5：将物料e切成小片后浸入2wt%的aptes-乙醇溶液中2h，再自然晾干得到物料e；
18、步骤s6：将0本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种绿色疏水、高强度和抗紫外的双交联CMC/PVA复合薄膜的制备方法，其特征在于具体过程为：
2.根据权利要求1所述的绿色疏水、高强度和抗紫外的双交联CMC/PVA复合薄膜的制备方法，其特征在于：步骤S3中所述物料A、物料B与羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇的投料质量比为4:15:100:100。
3.根据权利要求1所述的绿色疏水、高强度和抗紫外的双交联CMC/PVA复合薄膜的制备方法，其特征在于步骤S6中所述硬脂酸、N-羟基琥珀酰亚胺和1-(3-(二甲基氨基)丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的投料摩尔比为1~5:1:1。
4.根据权利要求1所述的绿色疏水、高强度和抗紫外的双交联CMC/PVA复合薄膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：
【技术特征摘要】
1.一种绿色疏水、高强度和抗紫外的双交联cmc/pva复合薄膜的制备方法，其特征在于具体过程为：
2.根据权利要求1所述的绿色疏水、高强度和抗紫外的双交联cmc/pva复合薄膜的制备方法，其特征在于：步骤s3中所述物料a、物料b与羧甲基纤维素钠和聚乙烯醇的投料质量比为4:15:100:100。
3.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：高书燕，张慧慧，徐娟，许育博，石昕，陈野，田苗，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：
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