[发明专利]一种海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于纳米复合材料及其制备方法和应用领域，特别涉及一种海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜及其制备方法和应用，包含以下步骤：(1)芳纶纳米纤维的制备；(2)海藻酸钠和芳纶纳米纤维在水溶液的溶解与分散；(3)海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜的制备。本发明所提供的制备方法可以提高薄膜的疏水性、热稳定性、力学强度、紫外屏蔽性等。本发明制备的透明海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜的热稳定性、疏水性、力学性能有较大提升，紫外透光率低于3％。这种热稳定性好、强度高、紫外屏蔽性能优异的透明海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜可用于温度较高、紫外线较强、湿度较大的热带区域中医药、果蔬、肉类等包装领域。

技术领域

本发明属于纳米复合材料及其制备和应用领域，特别涉及一种海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合 膜及其制备方法和应用。

背景技术

经济发展和社会进步的同时，伴随着环境问题的日益恶化和石化资源的严重匮乏。开发环境友好、可再生、可降解的绿色包装材料势在必行。

海藻酸钠作为一种天然高分子，主要存在于藻类植物中，具有很好的稳定性、安全性 和水溶性，可用于增稠剂、稳定剂、乳化剂、分散剂、胶凝剂、悬浮剂等。降解产物对生 物和自然无害，已被广泛应用于医药、工业、农业等众多领域，但是纯海藻酸钠膜存在脆 性较大、强度较低、耐高温性差、疏水性性能较差等问题，一定程度上限制了其应用。通 过化学或物理方法来提高海藻酸钠膜的结构和性能可有效解决纯海藻酸钠膜的上述问题。

芳纶纤维是一种高性能合成纤维，以密度小、高模量、高强度等多种优异性能被广泛 应用，但其疏水强、表面浸润性较差，导致界面结合力弱，影响其与基体间的粘结性能。而芳纶纳米纤维，兼具芳纶纤维和聚合物纳米纤维的优势，可有效解决芳纶纤维表面光滑、活性较低、复合效果不好的问题，常作为添加相，用于制备复合材料，但是目前尚未见到 芳纶纳米纤维改性海藻酸钠膜，提高其机械、耐高温、疏水、紫外屏蔽等性能的报道。

同时，去质子法制备的芳纶纳米纤维在后续处理中，存在干燥过程中易团聚，干燥后 不易分散等问题，一定程度上限制了其功能的发挥，本研究直接将芳纶纳米纤维从其氢氧 化钾/二甲基亚砜溶液中沉析过滤后，直接分散至去离子水中得到芳纶纳米纤维/水的分浮 液，并未采用干燥后再分散的方法，操作步骤简单高效、经济环保。将芳纶纳米纤维与海 藻酸钠进行复合制备海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜用于具有紫外屏蔽功能的绿色包装领域 具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜的制备方法，本 所述制备过程简单、价格低廉。

与纯海藻酸钠膜相比，本发明制备的透明海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜，力学强度、 热稳定性和疏水性都有较大提升，紫外透光率低于3％。这种热稳定性好、强度高、紫外屏 蔽性能优异的透明海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜可用于农业、工业、快递等包装领域。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现：

一种海藻酸钠/芳纶纳米纤维复合膜的制备方法，包括如下步骤：

在二甲基亚砜中加入氢氧化钾和芳纶纤维，磁力搅拌形成芳纶纳米纤维/氢氧化钾/二甲 基亚砜透明红色溶液；将去离子水加入至芳纶纳米纤维/氢氧化钾/二甲基亚砜溶液中，并不 断使用磁力搅拌，搅拌均匀后抽滤，反复用溶剂洗涤去除残余的二甲基亚砜和氢氧化钾； 然后将洗涤好的芳纶纳米纤维分散至去离子水中，得到芳纶纳米纤维水分散液；

取海藻酸钠粉末，加入去离子水，磁力搅拌至溶液均匀透明；

将海藻酸钠溶液与芳纶纳米纤维水溶液混合，磁力搅拌至溶液均一，在室温条件下静 置脱泡，然后将两者混合溶液倒入模具中，放入干燥箱，待溶剂完全蒸发后，得到海藻酸 钠/芳纶纳米纤维复合膜。

作为本发明进一步改进，所述二甲基亚砜和氢氧化钾、芳纶纤维的加入质量比例为： (500～1000)：(1～2)：(1～3)。