[发明专利]一种纳米纤丝化天然高分子增强的透明复合薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透明复合薄膜及其制备方法。

背景技术

纳米纤丝化天然高分子具有纳米级精细尺度、高强度、高比表面积、高长径比等优点，广泛存在于各种林木废弃物、植物茎干、废弃报纸、棉花、麻、竹、秸秆、蔗渣及虾壳、蟹壳等各种生物质材料中。如何高效开发利用纳米纤丝化天然高分子材料是当前国内外关注和研究的重点。

自组装技术是指分子及纳米颗粒等结构单元在没有外来干涉的情况下，通过非共价键作用自发地缔造成热力学稳定、结构稳定、组织规则的聚集体的过程，通过模拟自然界的自组装过程改进现有的或者发现新的高性能材料，进而制造出新的功能材料，主要是利用分子之间靠非共价键作用力（包括静电作用、范德华力、疏水作用力、氢键等）自发形成具有一定结构和功能的聚集体的过程。自组装技术作为一种界面超分子组装技术，可用于纳米纤丝化天然高分子与其他高分子材料通过氢键作用而制备新材料。

现有的透明薄膜存在着质脆、拉伸强度不高，易开裂的缺点，无法满足日益发展的工程技术的要求，因而限制了透明薄膜的进一步应用。为改善透明薄膜的这些缺点，人们采用了对树脂改性、薄膜合成单体改性、添加有机或无机填料来提高薄膜的力学性能，但在薄膜力学性能改善的同时，薄膜的透明度却下降的非常严重，严重影响透明薄膜的的应用范围和使用领域。

发明内容

本发明是要解决现有的增强透明薄膜的方法制备得到的薄膜在增强力学性能的同时，透明度却下降严重问题，而提供了一种纳米纤丝化天然高分子增强的透明复合薄膜及其制备方法。

一种纳米纤丝化天然高分子增强的透明复合薄膜，由第一层透明薄膜、第二层纳米纤丝化天然高分子夹心层和第三层透明薄膜复合而成。

所述的纳米纤丝化天然高分子为纤维素或甲壳素的纳米纤丝，且纳米纤丝化天然高分子的直径不大于100nm，长度大于10μm。

所述的透明薄膜为聚乙烯醇透明薄膜、聚乳酸透明薄膜、三聚氰胺透明薄膜、尿醛树脂透明薄膜、环氧树脂透明薄膜或聚乙烯透明薄膜。

一种纳米纤丝化天然高分子增强的透明复合薄膜的制备方法，具体按以下步骤完成的：

一、将纳米纤丝化天然高分子在分散剂中分散，配制成质量百分比浓度为0.01%～15%的纳米纤丝化天然高分子分散液；

二、配制透明薄膜的成膜液；

三、将透明薄膜的成膜液，采用流延法，制备得到了第一层透明薄膜；

四、将步骤一得到的纳米纤丝化天然高分子分散液均匀分散在步骤三得到的第一层透明薄膜上，自然流延成层，室温下风干，得到覆盖有第二层纳米纤丝化天然高分子夹心层的第一层透明薄膜；

五、将透明薄膜的成膜液，采用流延法，在步骤四得到的第二层纳米纤丝化天然高分子夹心层上，制备得到第三层透明薄膜，即完成了纳米纤丝化天然高分子增强的透明复合薄膜的制备。

所述的纳米纤丝化天然高分子为纤维素或甲壳素的纳米纤丝，且纳米纤丝化天然高分子的直径不大于100nm，长度大于10μm。

所述的分散剂为蒸馏水、去离子水、乙醇、丙酮、环己烷、叔丁醇和二甲基亚砜中的一种或其中几种的混合物，其中，混合物中各组分为任意比。

所述的透明薄膜为聚乙烯醇透明薄膜、聚乳酸透明薄膜、三聚氰胺透明薄膜、尿醛树脂透明薄膜、环氧树脂透明薄膜或聚乙烯透明薄膜。

所述的步骤二中的透明薄膜的成膜液用于制备透明薄膜，成膜液的质量百分比浓度为0.5%～15%，

所述的步骤三的流延法，具体是按以下步骤完成的：取透明薄膜的成膜液在平整的聚四氟乙烯板上延流成膜，用聚四氟乙烯刮板刮匀，干燥，即得到了第一透明薄膜；所述的步骤五的流延法，具体是按以下步骤完成的：取透明薄膜的成膜液在第二层纳米纤丝化天然高分子夹心层上延流成膜，用聚四氟乙烯刮板刮匀，干燥，即得到了第三层透明薄膜。

所述的干燥的方法为自然风干法和真空烘箱干燥法。

本发明的优点：一、本发明提供的一种纳米纤丝化天然高分子增强的透明复合薄膜，拉伸强度可达到60.5MPa，相对于现有的聚乙烯醇透明薄膜的拉伸强度为41.4MPa，提高了46%，同时，本发明提供的透明复合薄膜的透明度仍高达89.2%，能够实现在保证透明度的前提下，增强薄膜的力学性能；

二、本发明提供的一种纳米纤丝化天然高分子增强的透明复合薄膜的制备方法，工艺简单，经简单流延即可生成均一、透明的高品质复合薄膜，制备得到的透明复合薄膜连续、均一、柔软可弯折。

附图说明