本发明涉及一种涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法，属纤维素资源利用领域。
背景技术：
纳米纤维素是从植物纤维原料中分离出的纳米尺度范围内的纤维素产品，其粒径大小一般在1-100nm之间，能够分散在水溶液中形成稳定的胶体，具有独特的流体力学和热力学特性。近年来，纳米纤维素由于其优良的特性，如纳米级尺寸、高比表面积、良好的亲水性、生物可降解性、高抗拉强度和刚度等受到广泛的关注。纳米纤维素结晶度高、分子取向好、机械强度高，且比表面积大，表面羟基丰富，将其加入纸浆中，能与纸浆纤维紧密结合，填补纸张表面空隙，从而提高纸浆纤维之间的结合力；将纳米纤维素涂布于纸张表面，可使得涂布后的纸张表面光滑，粗糙度下降，抗张强度和耐破强度明显提高，并改善纸张的孔率分布，缩小最大孔径。以纳米纤维素为原料制备的薄膜，具有良好的透光性，柔软性，较高的力学性能以及优良的气体阻隔性能，在电子产品，食品包装，医药等领域具有广阔的应用前景。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法，克服了纳米纤维素薄膜难以批量制备的问题，同时基纸可在薄膜制备中重复使用，所制得的纳米纤维素薄膜具有良好的透光性，柔软性，较高的力学性能、防油性能以及优良的气体阻隔性能。
本发明采取的技术方案是：一种涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法，其特征在于按重量份计，量取0.1～0.5份的取代度为0.8～1.0的羧甲基纤维素、5～20份的纳米纤维素、0.01～0.1份的表面活性剂和200～1000份水，高速分散混合均匀制得纳米纤维素涂料，再采用具有光滑表面的材料作为基纸，通过涂布法将纳米纤维素涂料涂布在基纸表面，经过干燥后分离得到纳米纤维素薄膜。
所述的一种涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法，其特征在于应先将羧甲基纤维素cmc配制成1～10w%的羧甲基纤维素糊状液备用，再与纳米纤维素、表面活性剂和水高速分散混合均匀制得纳米纤维素悬浮液。
所述的一种涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法，其特征在于纳米纤维素为纳米纤维素悬浮液，其浓度为0.4%～5w%。
所述的一种涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法，其特征在于表面活性剂为非离子型表面活性剂，包括但不限于椰油基葡糖苷、月桂基葡糖苷、鲸蜡硬脂基葡糖苷、单硬脂酸甘油酯、蔗糖酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯、聚氧乙烯等其中的一种或几种混合物。
所述的一种涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法，其特征在于纳米纤维素为改性或者未改性的纤维素纳米晶、纤维素纳米纤丝之中一种或其混合物。
所述的一种涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法，其特征在于纤维素纳米晶为棒状，直径为5～20nm，长为140～200nm；纤维素纳米纤丝直径为20～50nm，长度达数百微米。
所述的一种涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法，其特征在于改性纳米纤维素为羧甲基化纳米纤维素，直径为4～10nm，长度1～3µm；或是改性纳米纤维素为疏水性纳米纤维素，直径为20～50nm，长度达数百微米。
所述的一种涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法，其特征在于基纸为离型纸或表面光滑的无纺布。
所述的一种涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法，其特征在于干燥温度为65～135℃。
所述的一种涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法，其特征在于制得的纳米纤维素薄膜的厚度为5～150µm。
采用本发明，通过涂布法制备纳米纤维素薄膜，工艺简单，操作方便，干燥完成之后薄膜与基纸易分离，便于大规模产业化生产，且得到的纳米纤维素薄膜具有良好的透光性，柔软性，较高的力学性能、防油性能以及优良的气体阻隔性能，同时涂布中用基纸可回收利用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步详细描述，但本发明实施方式不限于此。
一、实施例，该涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法按重量份计包括如下步骤。
1、称取1份取代度为0.8的羧甲基纤维素cmc加入装有99份水的烧杯中，配制成1%的羧甲基纤维素糊状胶液备用。
2、量取5份直径为20～50nm，长度达数百微米的疏水性纤维素纳米纤丝溶液，向其中加入10份配置好的羧甲基纤维素糊状液，0.01份椰油基葡糖苷，200份水，置于高速分散机中分散至混合均匀，得到纳米纤维素涂料。
3、选用定量为60g/m2的离型纸作为基纸，将配制好的纳米纤维素涂料通过涂布机涂于基纸表面。
4、将涂布完成之后的纳米纤维素薄膜连同基纸一同置于65℃的烘箱中进行干燥，最后分离得到纳米纤维素薄膜与基纸。
上述实验结果表明，所制备的纳米纤维素薄膜厚度为60µm，透光率可达92%，拉伸强度达50mpa，防油性能大于6级。
二、实施例二，该涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法按重量份计包括如下步骤。
1、称取3份取代度为1的羧甲基纤维素cmc加入装有97份水的烧杯中，配制成3%的羧甲基纤维素糊状胶液备用。
2、量取10份直径为20～50nm，长度达数百微米的疏水性纤维素纳米纤丝溶液，向其中加入6.5份配置好的羧甲基纤维素糊状液，0.02份月桂基葡糖苷，400份水，置于高速分散机中分散至混合均匀，得到纳米纤维素涂料。
3、选用定量为60g/m2的离型纸作为基纸，将配制好的纳米纤维素涂料通过涂布机涂于基纸表面。
4、将涂布完成之后的纳米纤维素薄膜连同基纸一同置于70℃的烘箱中进行干燥，最后分离得到纳米纤维素薄膜与基纸。
上述实验结果表明，所制备的纳米纤维素薄膜厚度为80µm，透光率可达90%，拉伸强度达56mpa，防油性能大于6级。
三、实施例三，该涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法按重量份计包括如下步骤。
1、称取5份取代度为1.2的羧甲基纤维素cmc加入装有95份水的烧杯中，配制成5%的羧甲基纤维素糊状胶液备用。
2、量取15份直径为20～50nm，长度达数百微米的疏水性纤维素纳米纤丝溶液，向其中加入8份配置好的羧甲基纤维素糊状液，0.05份单硬脂酸甘油酯，600份水，置于高速分散机中分散至混合均匀，得到纳米纤维素涂料。
3、选用表面光滑的无纺布作为基纸，将配制好的纳米纤维素涂料通过涂布机涂于基纸表面。
4、将涂布完成之后的纳米纤维素薄膜连同基纸一同置于80℃的烘箱中进行干燥，最后分离得到纳米纤维素薄膜与基纸。
上述实验结果表明，所制备的纳米纤维素薄膜厚度为105µm，透光率可达82%，拉伸强度达65mpa，防油性能大于8级。
四、实施例四，该涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法按重量份计包括如下步骤。
1、称取10份取代度为1.2的羧甲基纤维素cmc加入装有90份水的烧杯中，配制成10%的羧甲基纤维素糊状胶液备用。
2、量取20份直径为20～50nm，长度达数百微米的疏水性纤维素纳米纤丝溶液，向其中加入5份配置好的羧甲基纤维素糊状液，0.1份蔗糖酯，800份水，置于高速分散机中分散至混合均匀，得到纳米纤维素涂料。
3、选用表面光滑的无纺布作为基纸，将配制好的纳米纤维素涂料通过涂布机涂于基纸表面。
4、将涂布完成之后的纳米纤维素薄膜连同基纸一同置于90℃的烘箱中进行干燥，最后分离得到纳米纤维素薄膜与基纸。
上述实验结果表明，所制备的纳米纤维素薄膜厚度为130µm，透光率可达78%，拉伸强度达70mpa，防油性能大于10级。
五、实施例五，该涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法按重量份计包括如下步骤。
1、称取10份取代度为1.2的羧甲基纤维素cmc加入装有90份水的烧杯中，配制成10%的羧甲基纤维素糊状胶液备用。
2、量取20份直径为20～50nm，长度达数百微米的疏水性纤维素纳米纤丝溶液，向其中加入5份配置好的羧甲基纤维素糊状液，0.1份聚山梨酯，1000份水，置于高速分散机中分散至混合均匀，得到纳米纤维素涂料。
3、选用定量为60g/m2的离型纸作为基纸，将配制好的纳米纤维素涂料通过涂布机涂于基纸表面。
4、将涂布完成之后的纳米纤维素薄膜连同基纸一同置于120℃的烘箱中进行干燥，最后分离得到纳米纤维素薄膜与基纸。
上述实验结果表明，所制备的纳米纤维素薄膜厚度为65µm，透光率可达90%，拉伸强度达50mpa，防油性能大于5级。
六、实施例六，该涂布法制备纳米纤维素薄膜的方法按重量份计包括如下步骤。
1、称取10份取代度为1.2的羧甲基纤维素cmc加入装有90份水的烧杯中，配制成10%的羧甲基纤维素糊状胶液备用。
2、量取20份直径为20～50nm，长度达数百微米的疏水性纤维素纳米纤丝溶液，向其中加入5份配置好的羧甲基纤维素糊状液，0.1份聚氧乙烯，1000份水，置于高速分散机中分散至混合均匀，得到纳米纤维素涂料。
3、选用表面光滑的无纺布作为基纸，将配制好的纳米纤维素涂料通过涂布机涂于基纸表面。
4、将涂布完成之后的纳米纤维素薄膜连同基纸一同置于135℃的烘箱中进行干燥，最后分离得到纳米纤维素薄膜与基纸。
上述实验结果表明，所制备的纳米纤维素薄膜厚度为95µm，透光率可达86%，拉伸强度达60mpa，防油性能大于7级。
七、在上述实施例一至六中，其中的疏水性纤维素纳米纤丝溶液也可采用直径为4～10nm，长度1～3µm的羧甲基化纳米纤维素溶液替代，或是疏水性纤维素纳米纤丝溶液与羧甲基化纳米纤维素溶液的混合物替代。