[发明专利]一种在室温离子液体中改性纤维素并制备防紫外薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种室温离子液体中改性纤维素并制备防紫外薄膜及其制备方法，先将纤维素原料溶解在四丁基醋酸铵/二甲亚砜离子液体中，然后加入改性酸溶液，进行反应，反应结束后溶液浇铸成膜，干燥，洗涤除去未反应的酸和多余的离子液体，干燥获得改性纤维素膜。本发明中离子液体既是纤维素溶解体系，又是改性反应的溶剂体系。改性所用的酸具有吸收紫外光的特点，赋予了所制备的纤维素材料新的功能性。制备的薄膜在食品包装，交通，建筑等行业具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及绿色可生物降解纤维素基功能性材料的制备技术，特别是涉及一种在室温离子液体中改性纤维素并制备功能性薄膜的方法。

背景技术

纤维素作为自然界中最丰富的可再生资源，广泛存在与植物，动物及微生物中。目前，纤维素材料已广泛应用在造纸、薄膜、聚合物、涂料等众多工业领域。纤维素的高效和环保利用不仅可以减少对化石资源的依赖，而且还可以保护我们的环境。

纤维素是由D-吡喃式葡萄糖基通过β-1，4糖苷键连接起来的线型高分子，分子上的每个葡萄糖单元均含有3个游离醇羟基，该结构使纤维素分子间以及分子内具有极强的氢键作用，增强了纤维素分子链结构的完整性和刚性。纤维素内部存在大量的结晶结构以及分子间与分子内作用力，导致溶剂和反应试剂对纤维素的可及度较低，纤维素不溶于普通溶剂，也不可熔融加工。研究人员致力于寻找和开发适宜的纤维素溶剂体系，特别是近年来，该方面取得了较大的进展。离子液体，通常由有机阳离子与无机或有机阴离子组成。作为一种新兴的绿色溶剂，离子液体以其特有的良好的溶解性、强极性、不挥发、稳定性强等优良性能迅速在电化学、化学合成、材料制备等诸多领域得到应用，具有巨大的应用潜力，被认为是最具发展潜力的绿色溶剂之一。研究表明，离子液体不仅可以溶解纤维素，而且还可作为纤维素改性反应的体系。化学改性可将羟基转化成酯，醚或其他官能团，从而破坏纤维素中的氢键网络结构。此外，该工艺可赋予纤维素基材料许多新的功能性，包括良好的溶解性，电性能，光学性能，吸附和分离能力，疏水性，紫外吸收性能和刺激响应性等，在包装材料、废水处理、电子器件等工业领域具有广阔的应用前景。然而，目前离子液体中纤维素的在纤维素溶解润涨阶段需要进行升温加热，消耗大量能量。

目前，我们研究发现四丁基醋酸铵/二甲亚砜离子液体体系中四丁基醋酸铵中的醋酸阴离子可以在室温条件下与纤维素的羟基作用形成强的氢键，破坏纤维素内部的氢键结构，另外二甲亚砜在混合体系中不仅起到了降低体系黏度的作用，利于溶解的纤维素作用使其稳定存在于溶液中，进而促进溶解纤维素，同时节省大量能量。因此简化化学表面改性中纤维素处理的实验步骤，优化改性条件，同时兼顾绿色化学的要求显得尤为重要。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种在室温离子液体中改性纤维素并制备防紫外薄膜的方法，原料价格低廉，反应操作简单，材料绿色可降解并具有高效防紫外性能。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种在室温离子液体中改性纤维素并制备防紫外薄膜的方法，先将纤维素原料溶解在四丁基醋酸铵/二甲亚砜离子液体中，然后加入改性酸溶液，进行反应，反应结束后溶液浇铸成膜，干燥，洗涤除去未反应的酸和多余的离子液体，干燥获得改性纤维素膜。

所述的在室温离子液体中改性纤维素并制备防紫外薄膜的方法，步骤如下：

1)将纤维素原料加入四丁基醋酸铵/二甲亚砜溶液中，机械搅拌，得到纤维素溶液；

2)配制改性用的酸/二甲亚砜混合溶液；

3)混合步骤1)、2)得到的产物，进行反应，得到改性纤维素离子液体溶液；

4)取将步骤3)得到的产物，倒入培养皿中，放入烘箱中干燥；

5)将步骤4)得到的干燥纤维素膜，先后用丙酮，去离子水多次冲洗，除去未反应的酸和多余的离子液体，干燥后，得到防紫外薄膜。