[發明專利]一種纖維素納米纖絲-PBAT復合薄膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110619946.6
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113337013A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 李軍;史藍潔;莫立煥;廖建明;張希
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08L1/02
• 分類號: C08L1/02;C08L67/02;C08K3/34;C08J5/18
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發明公開了一種纖維素納米纖絲?PBAT復合薄膜及其制備方法和應用。本發明的纖維素納米纖絲?PBAT復合薄膜由纖維素納米纖絲、PBAT和納米土制成。本發明的纖維素納米纖絲?PBAT復合薄膜的制備方法包括以下步驟：1)配制纖維素納米纖絲分散液；2)配制纖維素納米纖絲?納米土混合液；3)制備纖維素納米纖絲薄膜；4)纖維素納米纖絲薄膜浸漬PBAT分散液。本發明以納米纖維素纖絲為基體，再通過分子間作用力、氫鍵作用和界面融合作用與PBAT復合，不需要進行任何化學改性處理，得到的復合薄膜防水性能好、斷裂伸長率大、安全環保，可以廣泛用于農用地膜、產品包裝、絕緣材料、封裝材料等領域。

技術領域

本發明涉及生物基可降解薄膜技術領域，具體涉及一種纖維素納米纖絲-PBAT復合薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

塑料在世界范圍內的應用越來越廣泛，自2014年以來全球塑料年產量超過3億噸。然而，塑料在環境中降解的周期很長，具有持久性，對自然界和人類健康存在潛在的不利后果，因此需要開發可持續替代材料。

PBAT(己二酸丁二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物)是一種熱塑性生物降解塑料，具有較好的延展性、較大的斷裂伸長率、較好的耐熱性、較好的抗沖擊性能和優良的生物降解性能，在生物降解塑料領域已經成為了研究熱點之一。同時，PBAT屬于脂肪族芳香聚酯，具有良好的生物相容性，是農業、包裝薄膜和醫療器械等領域的理想候選材料之一。據報道，2018年基于PBAT的生物塑料產量約為200萬噸，而2020年產量增加了兩倍，表明市場需求量明顯增加。然而，由于PBAT存在強度差、價格昂貴、生產工藝復雜等問題，其應用受到了很大的限制。

纖維素具有來源豐富、綠色環保、高強度、高模量、耐熱性能好、易降解等優點，近些年來受到了越來越多的關注，而將納米纖維素作為增容和增強材料已經成為研究的熱點。據文獻報道：使用酸法制備纖維素微/納米纖維，將其濕混合膜卷起來，利用干燥后纖維素微/納米纖維之間形成的內部氫鍵進行密封，最終可以得到無粘合劑、全天然可降解的纖維素吸管(Adv.Funct.Mater.2020,30,1910417)。然而，該方法制備的纖維素吸管裸露在外部的羥基太多，防水性能很差，極大地限制了其實際應用，且酸法會使纖維素嚴重降解，無法保留較多的納米纖維素非結晶區，會造成納米纖維素的得率降低，最終形成的納米纖維素是一維棒狀結構，纖維素之間不能形成相互交織的網絡連接。

發明內容

本發明的目的在于提供一種纖維素納米纖絲-PBAT復合薄膜及其制備方法和應用。

本發明所采取的技術方案是：

一種纖維素納米纖絲-PBAT復合薄膜，其由以下質量百分比的原料制成：

纖維素納米纖絲：51％～99％；

PBAT：1％～49％；

納米土：0～8％。

優選的，一種纖維素納米纖絲-PBAT復合薄膜，其由以下質量百分比的原料制成：

纖維素納米纖絲：51％～98％；

PBAT：1.02％～42.11％；

納米土：0.98～6.89％。

優選的，所述纖維素納米纖絲的長度為200nm～5000nm，直徑為1nm～300nm。

優選的，所述纖維素納米纖絲由針葉木漿、闊葉木漿、棉漿、細菌纖維素中的至少一種制成。

優選的，所述PBAT的數均分子量為40000g/mol～80000g/mol。

進一步優選的，所述PBAT的數均分子量為40000g/mol～60000g/mol。

優選的，所述納米土的粒徑為100nm～1000nm。