[发明专利]一种具有反应活性的超疏水纸及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有反应活性的超疏水纸及其制备方法和应用，属于超疏水材料及纸后加工技术领域。本发明通过对纳米纤维素进行酰基化处理，然后将其分散液浸渍或喷涂到纸基表面，从而制备出超疏水纸。本发明所制备的超疏水纸具有优异的超疏水性、时间稳定性、酸碱稳定性和热稳定性，同时其表面存在的碳碳双键活性基团可发生进一步反应。相比于传统的超疏水纸，本发明采用价廉、绿色可再生的纤维素作为超疏水涂层原料，且制备方法简单，其表面存在的反应活性可进一步扩大其应用领域。

技术领域

本发明涉及超疏水材料及纸后加工技术领域，具体涉及一种具有反应活性的超疏水纸及其制备方法和应用。

背景技术

超疏水是一种固体表面的浸润状态，特指水滴静态接触角大于150°，滚动角小于10°。超疏水现象起源于自然界，许多植物和动物都具有优异的超疏水性能，如荷叶、玫瑰花瓣、芋头叶、蝉翼、蝴蝶翅膀等。科学家通过研究这些生物的表面特征，得出了构建超疏水表面的两个重要因素：微/纳米尺寸的粗糙结构和低表面能。因此，要想获得理想的超疏水表面，可通过采用低表面能的物质修饰粗糙表面或先在表面涂覆低表面能的物质再构建粗糙结构这两种途径来实现。基体材料在构建超疏水表面的过程中起着重要作用。与传统的以硅、玻璃及塑料为基体材料的超疏水表面相比，纸基超疏水表面具有以下主要优点：(1)价格低廉，易于商业推广；(2)高柔韧性，机械灵活度高；(3)化学稳定性好；(4)质轻，便于携带；(5)可再生材料，有利于可持续发展；(6)后处理简单，可通过焚烧、微生物降解等环境友好方式进行处理。此外，使用廉价、具有可再生性的纤维素基聚合物研制性能优异的多功能超疏水纸产品可以更好的应对环境污染和能源危机，是未来绿色可持续发展的方向。

超疏水纸通常可采用以下方法制得，如化学气相沉积法、烷基烯酮二聚体(AKD)的超临界CO₂溶液的快速扩散法、等离子体蚀刻法、喷墨打印法、浸渍法、喷涂法、溶胶-凝胶法、层层自组装法、相分离法和纸页成形法等。在这些制备过程中，通常需要采用价格昂贵的含氟或硅烷化合物以使得表面具有低的表面能，并且许多方法涉及多步反应、复杂的设备甚至苛刻的工艺条件，难以实现大规模的生产。同时，这些方法所采用的低表面能的功能基团具有化学惰性，很难功能化或需要在苛刻环境下进行长时间处理，从而限制其应用领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种具有反应活性的超疏水纸及其制备方法，本发明采用价廉、绿色可再生的纤维素为超疏水涂层原料，且制备方法简单，制备的超疏水纸表面存在的反应活性可进一步扩大其应用领域。

本发明的目的是提供一种具有反应活性的超疏水纸；

本发明的另一目的是提供上述具有反应活性的超疏水纸的制备方法；

本发明的再一目的是提供上述具有反应活性的超疏水纸的应用。

本发明的目的，通过以下技术方案予以实现：

一种具有反应活性的超疏水纸，包括纸基和涂覆在纸基表面的含碳碳双键活性基团的酰基化纳米纤维素。

所述含碳碳双键活性基团的酰基化纳米纤维素是由纳米纤维素与10-十一碳烯酰氯发生亲核取代反应制得。

上述具有反应活性的超疏水纸的制备方法，是将纳米纤维素与10-十一碳烯酰氯发生亲核取代反应，将反应制得的含碳碳双键活性基团的酰基化纳米纤维素分散于有机溶剂中，然后涂覆于纸基表面，干燥后制得具有反应活性的超疏水纸。

所述的具有反应活性的超疏水纸的制备方法，包括以下步骤：