[发明专利]一种高取向纤维素薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种高取向纤维素薄膜的制备方法，属于材料制备技术领域。本发明的制备方法是首先制备纤维素薄膜，然后用离子液体增塑所制薄膜，再将其定向拉伸后进行固定、并在拉伸状态下除掉增塑剂，制得高取向纤维素薄膜。本发明的优点是：充分利用丰富的自然资源，成本低廉；操作简单，不添加任何有害物质，所用塑化剂离子液体对水和空气稳定，有利于环境保护；提高纤维素膜的取向程度及强度，扩展纤维素薄膜的应用领域。

【技术领域】

本发明涉及一种高取向纤维素薄膜的制备方法，属于材料制备技术领域。

【背景技术】

可降解材料的应用是解决环境污染问题重要而有效的方法。纤维素兼具生物相容性、生物可降解、热稳定及化学稳定等诸多优点，可作为一种理想的环保材料应用在食品、包装等多个领域。但是现有技术制备的纤维素薄膜易脆裂，力学强度较低，仅为30～70MPa。

申请号为201110347908.6的中国发明专利公开了一种再生纤维素膜的制备方法，该方法得到的再生纤维素薄膜柔软度好、抗张强度高。但是制备过程相对繁琐，且需要添加多种助剂。申请号为200810037339.3的中国发明专利公开了一种纤维素的增塑方法，用离子液体作为增塑剂提高纤维素膜的柔韧性和稳定性，但纤维素膜的力学强度损失较大。

申请号为201510255365.3的中国发明专利公开了一种高取向多糖纤维膜的制备方法，在多糖溶液的冻结过程中利用定向温度场冻结技术控制冰晶生长方向，冻结后多糖溶液在真空低温环境中形成高取向叠页结构的多糖纤维膜材料。该方法成功制备高取向的纤维膜，但制备过程相对复杂、耗能巨大，而且取向程度无法准确控制。

尽管已有相关技术通过使纤维素薄膜取向以提高其性能，但由于纤维素薄膜韧性差、断裂伸长率低，尚未有技术可实现纤维素薄膜的高取向，并实现对其取向程度的有效控制。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种高取向纤维素薄膜。

本发明的另一目的还在于提供一种高取向纤维素薄膜的制备方法。

本发明的另一目的还在于提供通过控制塑化纤维素薄膜拉伸比调控纤维素薄膜取向程度的方法。

本发明的另一目的还在于提供通过控制纤维素薄膜的取向程度从而获得高强度、高模量纤维素膜的方法。

本发明的另一目的还在于提供纤维素膜在增塑状态下拉伸、固定形变，并在拉伸状态下除掉增塑剂从而保持纤维素不同层次结构取向状态，得到不同取向程度纤维素薄膜的方法。

[技术方案]

本发明的技术方案提供了一种制备高取向纤维素薄膜的方法，该方法采用离子液体增塑纤维素薄膜，从而提高纤维素分子链的运动能力，增加纤维素膜的韧性。将塑化的纤维素薄膜拉伸至不同拉伸比后，保持其形变，然后将样条放在去离子水中浸泡，除掉增塑剂，从而防止其发生松弛，固定其微结构的取向，实现高取向纤维素薄膜的制备。与现有制备高取向薄膜的技术相比，该方法操作简单，成本低廉，绿色环保，耗能少。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种高取向纤维素薄膜，其特征在于，根据红外谱图数据计算，所制备的高取向纤维素薄膜的取向度范围为1.06～1.79，并且薄膜沿拉伸方向强度范围为100～160MPa，模量范围为6.5～10GPa。

所述的高取向纤维素薄膜的制备方法，其特征在于，首先制备纤维素薄膜，然后用离子液体增塑所制薄膜，再将其定向拉伸后进行固定、并在拉伸状态下除掉增塑剂，制得高取向纤维素薄膜。

根据本申请的另一优选实施方案，其特征在于该方法包括以下步骤：