[发明专利]一种CNC/多元醇复合薄膜及其制备方法

说明书

本申请公开了一种CNC/多元醇复合薄膜及其制备方法，包括纤甘油（Gl）、木糖醇（Xyl）、麦芽糖醇（Mal）和山梨糖醇（Sor），以上四种多元醇占纤维素纳米晶的质量百分比含量为0~40%，所述纤维素纳米晶的颗粒尺寸长度为150~165nm，直径为45~60nm。本发明利用天然纤维素作为原料，利用无毒无污染的四种多元醇作为薄膜颜色调节剂与增塑剂，制备得到的彩色薄膜环保可降解，机械性能得以大大改善，且结构颜色鲜艳可调控；另一方面，通过共混复合，自然干燥即可制得，制备过程简单、易于控制、成本低。

技术领域

本发明属于薄膜材料技术领域，特别涉及CNC/多元醇复合薄膜及其制备方法。

背景技术

常用的制备有颜色薄膜的方法大多是通过化学反应制得，比如通过无机盐和硬脂酸钠反应，或者是嫁接含氟氮染料，这些方法会产生许多污染问题，并且制备成本较高；而目前典型的商业聚氨酯类涂料，它所用的有机溶剂含量高，会造成严重的VOCs污染；现有技术制成薄膜材料的颜色单一不可调节。

纤维素纳米晶是一种新型胆甾相液晶材料，晶体在高浓度下会发生各向异性到各向同性，直到形成液晶相的转变。纤维素纳米晶质轻、力学性能优异、良好的自组装性能，使其在液晶材料、精密光学器件、医学材料等高端技术领域具有巨大的应用潜力。这种液晶薄膜具有高结晶度及规整的结构排列，具有鲜艳明丽的结构颜色，且不能被普通颜料所复制，若此薄膜的内部结构排列不被更改，则此结构颜色可长久维持，无普通颜料褪色等问题，这更加符合现代社会节能环保的理念，使其在建材表面装饰、防伪标识等方面有更广泛的应用。

发明内容

解决的技术问题：本申请主要是提出一种CNC/多元醇复合薄膜及其制备方法，解决现有技术中存在的薄膜材料的颜色单一不可调节、具有环境污染等技术问题，提供一种环保可降解的复合薄膜，并且颜色可调。

技术方案：

一种CNC/多元醇复合薄膜，所述多元醇占纤维素纳米晶的质量百分比含量为0~40%，所述纤维素纳米晶的颗粒尺寸长度为150~165nm，直径为45~60nm，多元醇包括纤甘油、木糖醇、麦芽糖醇和山梨糖醇。

一种CNC/多元醇复合薄膜的制备方法，具体包括如下步骤：

第一步，纤维素纳米晶CNC悬浮液的制备：利用硫酸水解纤维素的方法制备纤维素纳米晶悬浮液；

第二步，四种多元醇溶液制备：将甘油、木糖醇、麦芽糖醇和山梨糖醇四种多元醇溶解在水中，分别得到四种多元醇溶液；

第三步，CNC/多元醇复合薄膜的制备：将第二步中制备的四种多元醇溶液分别滴加入第一步中的纤维素纳米晶悬浮液中，搅拌混合均匀，在超声波清洗仪中进行超声处理，所述超声处理的超声功率为200W，超声时间为3min，得到四种CNC/多元醇复合薄膜原液，分别为CNC/甘油复合薄膜原液、CNC/木糖醇复合薄膜原液、CNC/麦芽糖醇复合薄膜原液、CNC/山梨糖醇复合薄膜原液；再将CNC/多元醇薄膜原液倒入聚苯乙烯模盒中，在室温下蒸发，得到固态的CNC/多元醇薄膜。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第一步中利用硫酸水解纤维素的方法为将4.0 g微晶纤维素与80 ml浓度为64 wt%的硫酸混合，在50℃水浴条件下，连续搅拌，搅拌速度为500-600r/min，水解2 h，随即加入400-500ml的蒸馏水停止水解反应；将稀释后的悬浮液倒入透析袋中，在蒸馏水中透析3-5天；最终CNCs水性悬浮液的pH值在5.0-6.0之间，固含量为0.5wt%。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第二步中四种多元醇溶液制备方法为将5g多元醇分散在100ml蒸馏水中，，以100-200r/min搅拌速度下搅拌3-5min，使其充分溶解后，静置出去体系中的气泡，得到多元醇溶液浓度为5％。

作为本发明的一种优选技术方案：所述第三步中。