[發(fā)明專利]一種低溫、常壓蒸煮制備高強(qiáng)透明纖維素薄膜材料的方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811066479.3
• 申請(qǐng)日: 2018-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109262783A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方志強(qiáng);李博;劉宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南協(xié)同創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): B27K5/00
• 分類號(hào): B27K5/00;B27K5/04;B27K3/52
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 雷月華

本發(fā)明涉及一種低溫、常壓蒸煮制備高強(qiáng)透明纖維素薄膜材料的方法及其應(yīng)用。所述制備方法包括以下步驟：將木片加入到由亞氯酸鈉、酸與水配制的蒸煮藥液中，在低于或等于100℃的溫度下蒸煮脫除木素，每隔2h再次添加等量藥品，直至木片完全變成白色，獲得脫木素后木片；將脫木素后的木片用水洗滌除去殘余蒸煮藥液后，通過(guò)加壓干燥制得所述高強(qiáng)透明纖維素薄膜材料。本發(fā)明制備的纖維素薄膜材料因?yàn)楸３至死w維在木材中的對(duì)齊排列的結(jié)構(gòu)特性及纖維本身較高的聚合度，所以具有優(yōu)異的力學(xué)性能，其拉伸強(qiáng)度為原始木片的8?15倍；同時(shí)，由于在加壓過(guò)程中除去了其內(nèi)部孔隙間的空氣，而使其具備良好的光學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于透明紙和造紙技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫、常壓蒸煮制備高強(qiáng)透明纖維素薄膜材料的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

光電和微流控器件大部分是構(gòu)建在透明的玻璃或者塑料基板上，然而，這些基底材料是難以生物降解，特別是塑料廢棄物會(huì)釋放有毒物質(zhì)進(jìn)入土壤和水環(huán)境中，極大地危及人類及其他生物的生存環(huán)境。此外，燃燒塑料如聚氯乙烯會(huì)導(dǎo)致二惡英的排放，這可能引起呼吸道問(wèn)題和其他健康問(wèn)題(Kumar S,Aggarwal S G,Gupta P K,et al.Investigationof the tracers for plastic-enriched waste burning aerosols[J].AtmosphericEnvironment,2015,108:49-58.)因此，這推動(dòng)了人們尋找可持續(xù)的替代材料。

纖維素不僅來(lái)源廣泛、儲(chǔ)量豐富，而且纖維素進(jìn)入土壤后，通常在幾個(gè)月的時(shí)間便能夠完全的生物降解。目前，制備透明纖維素薄膜材料的方法很多，一方面，可以通過(guò)將紙張浸漬到樹脂、礦物油、樹膠或其混合物中，利用這些物質(zhì)填充紙張內(nèi)部的孔隙從而使得紙張變透明。但是，這種辦法加入了難以生物降解的化學(xué)物質(zhì)，會(huì)對(duì)紙張回收和環(huán)境產(chǎn)生不利的影響；另一方面，也可以通過(guò)化學(xué)處理的方式制備透明紙，將紙張通過(guò)盛有硫酸或氯化鋅或非衍生性溶劑如LiCl/N,N'-二甲基乙酰胺混合物(DMAc)、NaOH/聚乙烯乙二醇以及各種離子液體等的容器使纖維素纖維表面發(fā)生部分溶解，溶解的纖維素填充了紙張內(nèi)部的孔隙從而使得紙張變得透明(Nishino T,Arimoto N.All-cellulose composite prepared byselective dissolving of fiber surface[J].Biomacromolecules,2007,8(9):2712-2716.)。但是，這些方法存在很多問(wèn)題，包括溶劑價(jià)格昂貴、溶解過(guò)程不易控制等，同時(shí)，浸漬后如何除去紙張中殘余溶劑以及溶劑回收等問(wèn)題限制了這些方法的工業(yè)化生產(chǎn)；近年來(lái)，將纖維素經(jīng)過(guò)化學(xué)和機(jī)械處理制備成納米級(jí)纖維素，由其制備的納米纖維素薄膜具有優(yōu)異的力學(xué)性能和光學(xué)性能，在電子器件和能源等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，但是，其制備過(guò)程中能耗太高，得率也比較低，制備成本過(guò)高(M,Vartiainen J,Lucenius J,et al.A fast method to produce strong NFC films as a platform for barrier andfunctional materials[J].ACS applied materials&interfaces,2013,5(11):4640-4647.)。