[發明專利]再生纖維素/環氧類樹脂復合膜的制備方法

無效

• 申請號: 201110297516.3
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102504299A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 劉石林;陶丹丹;劉敬成;白繪宇;劉曉亞
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L1/02;C08L63/00
• 代理公司: 無錫華源專利事務所 32228
• 代理人: 馮智文

技術領域

本發明涉及高分子材料領域，特別是涉及一種由再生纖維素和環氧類樹脂復合而成的薄膜。

背景技術

纖維素是目前地球上最豐富的可再生有機資源，其本身無毒，制成的纖維素薄膜在廢棄后可在自然界中很快分解為CO₂和H₂O，對環境的污染很小。但是純的纖維素薄膜的親水性好，易吸濕而發生潤漲，導致其力學性能大幅下降，透氣性變差，從而限制了其應用。為了提高纖維素膜的性能，通過對其進行化學改性得到了纖維素衍生物，再由纖維素衍生物制備成纖維素基薄膜材料，已報道的有醋酸纖維素，羥甲基纖維素等纖維素基薄膜材料。

最近有研究者通過采用天然纖維素納米纖維與環氧樹脂形成的復合體系反應后可得到高性能的纖維素薄膜，但是膜的透光性較差，經過打磨后其透光性可以達到71%（Masaya?Nogi,?Shinichiro?Iwamoto,?Antonio?Norio?Nakagaito,?and?Hiroyuki?Yano，Optically?Transparent?Nanofiber?Paper,?Adv.?Mater.?2009,?21,?1595-1598）。蔡杰等用纖維素氣凝膠為起始材料，將丙烯酸系列聚合物單體導入到纖維素氣凝膠中，然后通過自由基聚合的方法得到性能較好的纖維素/聚丙烯酸類復合膜，這種膜的透光性和理學性能以及防水性都可以得到改善（中國專利，CN?101906233A），但是制備過程所需溫度較高，不利于大規模的工業化發展。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種再生纖維素/環氧類樹脂復合膜的制備方法。本發明制備得到的再生纖維素/環氧類樹脂復合膜均勻性好，尤其具有良好的透光性能，復合纖維素膜的制備溫度也較低。

本發明的技術方案如下：

再生纖維素/環氧類樹脂復合膜的制備方法，具體制備步驟如下：

（1）制備纖維素膜；

（2）用去離子水洗滌步驟（1）得到的纖維素膜，再用有機溶劑A置換出纖維素膜中的水分；

（3）將環氧類樹脂與固化劑溶解在有機溶劑B中，將步驟（2）得到的纖維素膜浸入到所述環氧類樹脂與固化劑的溶解液中2~12小時，取出纖維素膜后在20~60℃下進行熱固化4~36小時，得到再生纖維素/環氧類樹脂復合膜。

步驟（1）制備纖維素膜可以使用銅氨法，或粘膠法，或使用溶解纖維素的溶劑將天然纖維素進行溶解，得到纖維素溶液，再將纖維素溶液流延或涂覆成膜狀，通過凝固再生和水洗，制備成纖維素膜。?

所述溶解纖維素的溶劑為：氯化鋰/N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基嗎啉氮氧化物/水、氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化鈉/尿素、氫氧化鈉/硫脲、氫氧化鈉/尿素/硫脲、氫氧化鋰/尿素、氫氧化鋰/硫脲、氫氧化鋰/尿素/硫脲、氫氧化鈉/聚乙烯醇、氫氧化鋰/聚乙烯醇、氫氧化鈉/尿素/ZnCl₂、氫氧化鋰/尿素/ZnCl₂中的一種。所述聚乙烯醇的聚合度小于500。

當采用的天然纖維素的聚合度為450~550、使用NaOH/尿素或LiOH/尿素溶劑體系來溶解天然纖維素時，制備得到的纖維素溶液的濃度控制在4wt%～6wt%；當采用的天然纖維素的聚合度為450~550、使用LiCl/DMAC溶劑體系來溶解天然纖維素時，制備得到的纖維素溶液的濃度控制在6wt%～12wt%。

步驟（2）所述的有機溶劑A為甲醇、乙醇、丙酮的至少一種。步驟（3）所述的環氧類樹脂包括：縮水甘油醚類環氧樹脂，縮水甘油酯類環氧樹脂，縮水甘油胺類環氧樹脂，線型脂肪族類環氧樹脂和脂環族類環氧樹脂的至少一種。

步驟（3）所述的固化劑為脂肪胺類、脂環胺類、芳香胺類、聚酰胺類、聚醚胺型、酚類、酸酐類或叔胺類固化劑。步驟（3）所述的有機溶劑B為甲醇、乙醇或丙酮。環氧樹脂/固化劑/有機溶劑B的質量比?=?1?/?0.14~0.51?/?0.3~4。

在制備本再生纖維素/環氧類樹脂復合膜的過程中，可以采用含有一種或多種無機填料的纖維素膜。對無機填料不做特別限定，只要其引入不明顯影響復合膜的透光性即可。但優先選用的無機填料包括氧化鋅，硫化鋅，二氧化硅，蒙脫土，石墨烯以及還原石墨烯，硫酸鋇，玻璃纖維等。