一種環境友好型纖維素基復合膜及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種環境友好型纖維素基復合膜及其制備方法。本發明專利技術以水為分散劑，以棉短絨制備的微晶纖維素為主材、羧甲基纖維素為穩定劑、山梨醇為塑化劑、納米微晶纖維素為增強劑，借助高速剪切、超聲分散等手段，通過分別分散、有序混合等工序制備出高穩定性的纖維素基復合分散液。最后，取一定量纖維素基復合分散液澆鑄到聚四氟乙烯模具上，經鼓風干燥，可制得高性能的纖維素基復合膜。本發明專利技術充分利用了纖維素衍生物的物化特性、尤其納米微晶纖維素的增強性能和阻隔性能，有效提升了纖維素基復合膜的綜合性能。本發明專利技術方法工藝簡單易于工業化、環境友好，并且具有成膜性好、強度高，并具有良好的阻隔性能和抗水性能，能滿足面包、蛋糕、水果等其它食品包裝的要求。

Environment friendly cellulose based composite membrane and preparation method thereof

The invention discloses an environment friendly cellulose based composite membrane and a preparation method thereof. The present invention uses water as dispersing agent, microcrystalline cellulose with cotton linter preparation as the main material, carboxymethyl cellulose as stabilizer and sorbitol as plasticizer, nano microcrystalline cellulose as reinforcing agent with high shear and ultrasonic dispersion method, respectively, by dispersing mixing process orderly prepared cellulose based composite dispersion with high stability the. Finally, a certain amount of cellulose based composite dispersion was injected onto the PTFE mold, and a high performance cellulose based composite membrane was prepared by blast drying. The present invention makes full use of the physicochemical properties of cellulose derivatives, especially the reinforcing and barrier properties of nano microcrystalline cellulose, and effectively improves the comprehensive performance of cellulose based composite membranes. This method is simple and easy to industrialization, environmental friendly, and has good film-forming property and high strength, and has good barrier properties and water resistance, can satisfy the bread, cakes, fruit and other food packaging requirements.

【技術實現步驟摘要】
一種環境友好型纖維素基復合膜及其制備方法
本專利技術涉及環境友好型纖維素基復合膜及其制備方法，屬于生物功能材料領域，基于環境友好、易于放大的工藝技術生產出無毒、可完全生物降解且力學性能、阻隔性能優良的復合膜。
技術介紹
近年來，資源與環境問題越來越受到人們的關注，開發利用可再生資源以替代傳統化石資源成為必然的趨勢。纖維素是地球上最古老、最豐富的天然生物高分子，它主要存在于高等植物的細胞壁中，取之不盡、用之不竭。微晶纖維素是天然纖維素經稀酸水解至極限聚合度的極細微的短棒狀或粉末狀多孔狀顆粒，被廣泛應用于醫藥、食品、化妝品以及輕化工行業。納米微晶纖維素，一種新型綠色納米材料，是將天然纖維素中的非結晶區去除，而得到的一種纖維素結晶體，具有納米尺寸效應、高強度、高力學性能和生物相容性等優良特性。將其加入到復合材料中，可明顯增強材料的力學性能、阻隔性能、剛度以及韌性，因而在高性能復合材料的開發中表現出極大的應用潛力。因此，面向可持續發展戰略，以微晶纖維素為基材，制備纖維素基復合膜，同時，利用納米微晶纖維素優良的物化特性，進一步提升纖維素基復合膜的綜合性能，對食品級包裝材料的革新發展具有重要理論意義和實踐價值。本專利技術的目的是通過下述技術方案實現的：步驟(1)：稱取一定質量微晶纖維素粉末，加入到蒸餾水中，在45℃下高速(2500轉/min)剪切15min，再超聲30min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為2％的分散液。步驟(2)：量取一定質量羧甲基纖維素濃縮液，用蒸餾水稀釋，常溫下電動攪拌(750轉/min)10min，再超聲10min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為1％的分散液。步驟(3)：稱取一定質量山梨醇粉末，在常溫下高速(3000轉/min)剪切20min，再超聲20min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為1％的分散液。步驟(4)：量取一定質量納米微晶纖維素懸浮液，用蒸餾水稀釋，常溫下高速(4000轉/min)剪切30min，再超聲60min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為0.5％的分散液。步驟(5)：依次將步驟(1)、步驟(2)、步驟(3)、步驟(4)的分散液進行混合，完成任一混合步驟后，持續剪切(2000轉/min)分散10min。并且，補加蒸餾水，調控混合分散液的固含量至1％。最后，取混合分散液置于聚四氟乙烯模具中，50℃下干燥成膜，得到環境友好型纖維素基復合膜。上述方法中，步驟(1)的微晶纖維素來自于棉短絨的硫酸水解產品，呈棒狀結構，粒徑約50um。上述方法中，步驟(2)的羧甲基纖維素濃縮液濃度為5％。上述方法中，步驟(4)中所述的納米微晶纖維素為步驟(1)中提及的微晶纖維素粉末硫酸水解而來，直徑55nm、長度120nm。納米微晶纖維素懸浮液濃度為2.5％上述方法中，步驟(5)中的步驟(1)、步驟(2)、步驟(3)、步驟(4)的分散液加入比例(以固形物質量為準)為100：10：5：1～2。本專利技術的有益效果：本專利技術面向可持續發展戰略，以環境友好型、可生物降解的的生物質基材料為原料，清潔高效地制備高性能纖維素基復合膜。本專利技術中的微晶纖維素、羧甲基纖維素、山梨醇及納米微晶纖維素的水相分散及共混是物理過程，環境友好，符合當今社會可持續發展的要求。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術做進一步的說明，但本專利技術要求保護的范圍并不局限于實施例表達的范圍。除非另有說明。實施例1：首先，稱取5g微晶纖維素粉末加入到蒸餾水中，在45℃下高速(2500轉/min)剪切15min，再超聲30min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為2％的分散液。然后，稱取10g濃度為5％的羧甲基纖維素濃縮液，用蒸餾水稀釋，常溫下電動攪拌(750轉/min)10min，再超聲10min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為1％的分散液。接著，稱取0.25g山梨醇粉末，在常溫下高速(3000轉/min)剪切20min，再超聲20min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為1％的分散液。隨后，稱取20g濃度為2.5％的納米微晶纖維素懸浮液，用蒸餾水稀釋，常溫下高速(4000轉/min)剪切30min，再超聲60min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為0.5％的分散液。接下來，依次將步驟(1)、步驟(2)、步驟(3)、步驟(4)的分散液進行混合，完成任一混合步驟后，持續剪切(2000轉/min)分散10min。并且，補加蒸餾水，調控混合分散液的固含量至1％。最后，取混合分散液置于聚四氟乙烯模具中，50℃下干燥成膜，得到環境友好型纖維素基復合膜。實施例2：首先，稱取5g微晶纖維素粉末加入到蒸餾水中，在45℃下高速(2500轉/min)剪切15min，再超聲30min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為2％的分散液。然后，稱取10g濃度為5％的羧甲基纖維素濃縮液，用蒸餾水稀釋，常溫下電動攪拌(750轉/min)10min，再超聲10min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為1％的分散液。接著，稱取0.25g山梨醇粉末，在常溫下高速(3000轉/min)剪切20min，再超聲20min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為1％的分散液。隨后，稱取40g濃度為2.5％的納米微晶纖維素懸浮液，用蒸餾水稀釋，常溫下高速(4000轉/min)剪切30min，再超聲60min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為0.5％的分散液。接下來，依次將步驟(1)、步驟(2)、步驟(3)、步驟(4)的分散液進行混合，完成任一混合步驟后，持續剪切(2000轉/min)分散10min。并且，補加蒸餾水，調控混合分散液的固含量至1％。最后，取混合分散液置于聚四氟乙烯模具中，50℃下干燥成膜，得到環境友好型纖維素基復合膜。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種環境友好型纖維素基復合膜及其制備方法，其特征在于包括以下步驟：步驟(1)：稱取一定質量微晶纖維素粉末，加入到蒸餾水中，在45℃下高速(2500轉/min)剪切15min，再超聲30min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為2％的分散液。步驟(2)：量取一定質量羧甲基纖維素濃縮液，用蒸餾水稀釋，常溫下電動攪拌(750轉/min)10min，再超聲10min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為1％的分散液。步驟(3)：稱取一定質量山梨醇粉末，在常溫下高速(3000轉/min)剪切20min，再超聲20min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為1％的分散液。步驟(4)：量取一定質量納米微晶纖維素懸浮液，用蒸餾水稀釋，常溫下高速(4000轉/min)剪切30min，再超聲60min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為0.5％的分散液。步驟(5)：依次將步驟(1)、步驟(2)、步驟(3)、步驟(4)的分散液進行混合，完成任一混合步驟后，持續剪切(2000轉/min)分散10min。并且，補加蒸餾水，調控混合分散液的固含量至1％。最后，取混合分散液置于聚四氟乙烯模具中，50℃下干燥成膜，得到環境友好型纖維素基復合膜。...

【技術特征摘要】
1.一種環境友好型纖維素基復合膜及其制備方法，其特征在于包括以下步驟：步驟(1)：稱取一定質量微晶纖維素粉末，加入到蒸餾水中，在45℃下高速(2500轉/min)剪切15min，再超聲30min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為2％的分散液。步驟(2)：量取一定質量羧甲基纖維素濃縮液，用蒸餾水稀釋，常溫下電動攪拌(750轉/min)10min，再超聲10min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為1％的分散液。步驟(3)：稱取一定質量山梨醇粉末，在常溫下高速(3000轉/min)剪切20min，再超聲20min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為1％的分散液。步驟(4)：量取一定質量納米微晶纖維素懸浮液，用蒸餾水稀釋，常溫下高速(4000轉/min)剪切30min，再超聲60min，調節體系pH值為6.0，形成固含量為0.5％的分散液。步驟(5)：依次將步驟(1)、步驟(2)、步驟(3)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐艷軍，張楠，
申請(專利權)人：蘇州弗艾柏生物科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32