[發明專利]熒光特性的透明納米纖維素紙的制備方法

在審

• 申請號: 201410187584.8
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN104130429A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 馮欣;苗苗;施利毅;趙經鵬;孫麗寧;方建慧
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08L1/08;C08B15/05;C09K11/06
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及一種發光透明納米紙的制備方法，屬于復合材料及造紙技術領域。

背景技術

傳統的纖維素紙通常采用木漿纖維或纖維素衍生物為原料，制備過程復雜、試劑消耗量大、環境污染嚴重，限制了進一步發展的空間。納米天然纖維素紙由于其無毒無害、生物相容、環境友好、機械強度高等特點廣泛用于醫藥透析、食品包裝、光電薄膜等領域。不同于一般纖維素紙，納米纖維素紙由于減小了纖維的直徑，從而大大降低了光散射，因此使納米纖維素紙具有高柔韌性和光學透明性，在LED顯示、太陽能電池、傳感器等領域有著巨大的應用前景。

2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化為纖維素功能化開辟了新的方向，它可以使纖維素分子中的C6-OH發生羧基化反應，而對纖維素的形貌、結晶度和晶粒尺寸等不產生影響。羧基氧化的納米纖維素（ONCF）更有利于與其他分子發生化學反應，從而制備具有特殊功能化的天然纖維素材料。Lin等利用ONCF與海藻酸鈉相似的功能團，成功將其添加到海藻酸鈉凝膠結構中，形成穩定的復合氣凝膠，大大加強了氣凝膠的機械性能和柔韌性。Wu等將ONCF與硅酸鹽復合，制備出高強度的透明層狀復合材料。

本發明通過TEMPO氧化改性天然納米纖維素纖維，與具有熒光性能的稀土配合物發生反應，首創原位合成熒光特性的納米纖維素纖維，通過壓濾成膜得到熒光透明的天然納米纖維素紙。不同于市場上常用的熒光涂布成紙和熒光油墨印刷成紙，本發明制備的熒光納米紙具有熒光物質分布均勻、容易激發、熒光特性穩定、使用壽命長等優點，有利于熒光納米紙技術發展和應用。

發明內容

本發明利用稀土元素配位機制，首次發明了一種熒光特性的透明納米纖維素紙的制備方法。該方法利用稀土元素的配位機制，原位嫁接熒光性能的稀土配合物于改性納米纖維素上，最后通過高壓過濾法一步合成自組裝熒光透明納米纖維素紙。

本發明的目的通過以下技術方案得以實現：

一種熒光特性的透明納米纖維素紙的制備方法，包括以下步驟：

a.???????納米纖維素纖維(NCF)按0.5~2w/v%的比例分散在30~100?mL去離子水中，超聲分散形成穩定的懸浮液；

b.??????0.001~0.003?mol/L的2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物（TEMPO）和濃度為0.01~0.04?mol/L的NaBr溶解在30~100?mL去離子水中，得到淡黃色透明溶液；

c.???????步驟b所得溶液逐滴加入步驟a懸浮液中，加入NaClO溶液，調節pH值為10，室溫條件下反應3?h；

d.??????反應結束，調節pH值為7，多次水洗，得到氧化納米纖維素纖維(ONCF)；

e.???????步驟d所得ONCF按0.1~1w/v%的比例分散在50~200?mL特殊溶劑中，超聲分散得到均勻分散的穩定ONCF懸浮液；

f.???????向步驟e所得懸浮液中加入1~10?mg的稀土配合物，超聲分散得到熒光ONCF懸浮液；

g.??????將步驟f所得懸浮液倒入高壓壓濾機中，調節到合適的壓強，高壓壓濾至不再有濾液流出，壓濾結束；

h.??????小心取出步驟g中壓濾機中的濾膜，將其放置在平整的玻璃片上自然晾干，濾膜上的熒光ONCF膜自動與濾膜分離，得到熒光透明納米纖維素薄膜。

本發明中步驟e所提到的特殊溶劑中不能含有水，為無水乙醇、丙酮和異丙醇其中一種；步驟f所提到的稀土配合物種類包含Eu(dbm)₃(H₂O)₂、Sm(dbm)₃(H₂O)₂或Tb(Tfacac)₃(H₂O)₂；步驟g所提到的合適壓強范圍為0.3~0.8MPa。

本發明具有以下優點：

（1）本發明首創了在改性納米纖維素上原位嫁接熒光稀土配合物的方法，所得熒光納米纖維素分散均勻，穩定性好。

（2）本發明利用高壓壓濾法一步制備熒光透明納米纖維素紙，熒光性能良好，容易激發（如圖1），紙質厚度均勻，紙面平整（如圖2），具有良好的柔韌性和透明性（如圖3）。

（3）本發明操作工藝先進，難以仿制，成本低廉，生產周期短，對于防偽及熒光標記領域具有很大的應用價值。

附圖說明

圖1?紫外激發后熒光與非熒光特性納米纖維素紙的照片。