一种新型纤维素基疏水薄膜的制备方法

本发明属于生物质基功能材料领域，涉及食品材料，具体为一种新型纤维素基疏水薄膜的制备方法。

背景技术：

1、大多数石化塑料不易降解，大量的塑料堆积导致环境污染，绿色发展是人类进步的必然选择，以“纸代替塑”是解决现今白色污染以及降低碳排放的重要的策略。其中，纸吸管因其良好的降解性，被广泛推广，但是纸吸管在水环境中孱弱的力学性能，一直被人们所诟病。鉴于此，有必要进一步改进现有技术。从可持续发展和耐用角度来看，具有较好机械性能且绿色环保的疏水复合膜是在餐饮行业和包装行业等领域具有吸引力的材料。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种新型纤维素基疏水薄膜的制备方法，以不同尺度的纤维素与可降解无毒的紫胶树脂为原料，通过造纸工艺的方法制备得到疏水膜，本发明将不同尺度的纤维素分散液与疏水的紫胶树脂分散液通过机械作用混合形成均匀的纤维素-紫胶树脂浆料，不同尺度纤维素之间相互作用，较小尺寸的纤维素填充了较大尺寸纤维网络的空间，纤维素之间通过共价键形成较强的黏附作用，有助于形成相对柔软和坚韧的网络，同时具有疏水链段的紫胶树脂和纤维素复合能赋予材料更好的疏水性，使其具有更强的湿稳定性，紫胶树脂与纤维素分子之间存在较为强烈的相互作用，这使得该复合膜具较好的强度，显示出结构设计的优势。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种新型纤维素基疏水薄膜的制备方法，将两种以上任意比例且不同尺寸的纤维素分散液混匀，混合物采用砂芯过滤器抽滤得到滤饼，采用快速纸页干燥器在100℃-110℃下热压1-3小时，热压干燥滤饼得到疏水膜。

4、所述纤维素分散液包括：纳米纤维素分散液、长纤维素分散液、细菌纤维素微凝胶等。

5、所述两种以上纤维素分散液还与可降解无毒的紫胶树脂分散液混合，纤维素与紫胶树脂的质量比为0.2:0.8-0.8:0.2。

6、所述长纤维分散液制备方法如下：将长纤维浆板用去离子水浸泡30-40分钟，将浸泡完的浆板经水力碎浆机碎解，启动碎浆机电机，使浆料在湿态中强烈疏解、分离纤维，将碎解完全的浆通过pfi磨浆机进行打浆，确定浆浓为10％，打30g绝干浆，最终得到打浆度为45°sr的浆料，将打浆度为45°sr的长纤维浆加水制备成需要浓度的长纤维分散液(比如质量分数1-10％)，再通过烘箱干燥法测定浆料浓度，冷藏备用。

7、所述细菌纤维素微凝胶制备方法如下：使用的细菌纤维素为市场上购买的糖蜜椰果，并采用去离子水将其清洗至洗液的导电率和去离子水一致和tds＝0后，取1kg洗净的椰果(若容量没到1l则补加去离子水到1l)，经过4800r/min分散20min，便得到细菌纤维素微凝胶，可以干燥测定其固含量，冷藏备用。

8、所述纳米纤维素分散液制备方法如下：以针叶木纤维为基础，通过tempo介导氧化的方法制备纳米纤维素分散液，具体步骤是：将35g的针叶木纤维悬浮于含0.84gtempo、5.25g溴化钠和328.05g次氯酸钠的3500ml去离子水中，加入0.1mol/l hcl和0.1mol/l的naoh调整ph值至10，tempo介导的氧化开始，在室温下500rpm搅拌，在搅拌过程中不断加入氢氧化钠溶液调节ph值，直至ph值为10且恒定，然后将混合液倒入布氏漏斗，利用去离子水抽滤洗涤至洗涤液呈中性，将洗涤好的纳米纤维素置于烧杯中，利用保鲜膜密封，并置于冰箱中，4℃条件下保存，根据需要加水配置成需要浓度的纳米纤维分散液(比如质量分数1-10％)。

9、所述紫胶树脂为漂白紫胶树脂，漂白紫胶树脂分散液的制备方法如下：把漂白紫胶溶于乙醇(95wt.％)的溶液中配制成浓度为6.5wt.％的漂白紫胶乙醇溶液，搅拌均匀，将漂白紫胶乙醇溶液滴加到40℃的去离子水中，并在强力电动搅拌器按设定转速作用下制备出漂白紫胶水溶胶原溶液，用旋转蒸发仪将乙醇蒸出，用粒径分析仪对分散液进行粒径分析，并测定漂白紫胶树脂分散液固含量，冷藏留用，根据需要加水配置需要浓度的漂白紫胶树脂分散液(比如质量分数1-10％)。

10、所述方法制备得到的新型纤维素基疏水薄膜卷曲，在接头处用紫胶乙醇溶液粘合起来，得到绿色无污染的纤维素吸管。

11、本发明的有益效果：

12、本发明利用纤维素和紫胶为原料，纤维素是地球上储量最丰富的天然聚合物，是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，不同尺寸的纤维素具有强烈的相互作用，能形成界面黏附作用使其形成更加坚实的三维网络结构，而且小分子量的紫胶能够填充纤维素之间的三维网状结构空隙，使复合膜具有较好的力学性能。

技术特征：

1.一种新型纤维素基疏水薄膜的制备方法，其特征在于，将两种以上任意比例的纤维素分散液混匀，混合物抽滤得到滤饼，滤饼在100℃-110℃下热压1-3小时，得到疏水薄膜。

2.根据权利要求1所述新型纤维素基疏水薄膜的制备方法，其特征在于，所述纤维素分散液为纳米纤维素分散液、长纤维素分散液、细菌纤维素微凝胶。

3.根据权利要求1所述新型纤维素基疏水薄膜的制备方法，其特征在于，所述混合物中还加入紫胶树脂分散液，纤维素与紫胶树脂的质量比为0.2:0.8-0.8:0.2。

4.根据权利要求2所述新型纤维素基疏水薄膜的制备方法，其特征在于，所述长纤维分散液制备方法如下：将长纤维浆板用去离子水浸泡30-40分钟，将浸泡完的浆板碎解，碎解完全后打浆，最终得到打浆度为45°sr的浆料，将打浆度为45°sr的浆料加水制备成长纤维分散液。

5.根据权利要求2所述新型纤维素基疏水薄膜的制备方法，其特征在于，所述细菌纤维素微凝胶制备方法如下：采用去离子水将市场上购买的糖蜜椰果清洗至洗液的导电率和去离子水一致且tds＝0后，取1kg洗净的椰果，加去离子水到1l，经过4800r/min分散20min，得到细菌纤维素微凝胶，冷藏备用。

6.根据权利要求2所述新型纤维素基疏水薄膜的制备方法，其特征在于，所述纳米纤维素分散液制备方法如下：将35g的针叶木纤维悬浮于含0.84gtempo、5.25g溴化钠和328.05g次氯酸钠的3500ml去离子水中，调整ph值至10，在室温下500rpm搅拌，在搅拌过程中不断调节ph值，直至ph值为10且恒定，利用去离子水抽滤洗涤至洗涤液呈中性，将洗涤好的纳米纤维素加水制备成纳米纤维分散液，4℃条件下密封保存。

7.根据权利要求3所述新型纤维素基疏水薄膜的制备方法，其特征在于，所述紫胶树脂分散液制备方法如下：把漂白紫胶溶于质量分数95％的乙醇溶液中，配制成质量分数为6.5％的漂白紫胶乙醇溶液，搅拌均匀，将漂白紫胶乙醇溶液滴加到40℃的去离子水中，强力搅拌下制备出漂白紫胶水溶胶原溶液，用旋转蒸发仪将乙醇蒸出，加水或者蒸发去除水分制备成紫胶树脂分散液，冷藏留用。

技术总结
本发明公开一种新型纤维素基疏水薄膜的制备方法，将两种以上任意比例的纤维素分散液混匀，混合物抽滤得到滤饼，滤饼在100℃‑110℃下热压1‑3小时，得到疏水薄膜；本发明基于两种以上不同尺度的纤维素之间的纳米级缠结、氢键连接和产生的界面粘附作用以及紫胶填充互连的纤维素3D网络内的空间，通过卷取这种新型纤维素基疏水薄膜制备具有高机械强度、优异的湿稳定性和经济性的纤维素吸管。

技术研发人员：李凯,廖丽琼
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14