[发明专利]一种高性能膜材料及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种高性能膜材料及其制备工艺；其制备方法包括：将改性纤维素、新癸酸乙烯酯与环氧木香内酯加热至140~170℃，搅拌熔解，得到混合物；在140~170℃下，将异戊二烯、聚环氧乙烷与2‑环丙基丙二醛加入至上述混合物，并搅拌混合均匀，得到熔融的复合材料；将上述复合材料进行高温挤压；将挤压后的复合材料进行压片和拉伸，制备得到膜材料。其中上述改性纤维素由2,2,4‑三甲基已‑1,6‑二基二异氰酸酯改性纤维素制备得到；制得的膜材料具有优良的力学性能、阻湿性能、抗污染性与较高的透光率。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，特别涉及一种高性能膜材料及其制备工艺。

背景技术

近年来，传统石油基材料如塑料制品造成的环境污染己成为一个严重问题。在全球石油资源供给日趋紧张，环境污染问题日益突出的严峻形势下，发展可再生资源为基础的天然聚合物材料己成为必然趋势。天然聚合物食品包装材料主要由天然的生物大分子制成，分为蛋白类、脂质类、多糖类以及复合类。

蛋白类天然聚合物材料主要依靠二硫键与多肽链的交联成膜，通常具有良好的阻隔性能，柔韧性，可食性，但强度差，成本高；脂质类天然聚合物材料由于脂质强疏水性和弱极性的影响，通常具有优异的阻隔性能，尤其是阻水性能，但机械性能较差，通常与多糖或蛋白类物质复合使用；多糖类天然聚合物材料一般以淀粉、纤维素壳聚糖，海藻酸钠等为原料，其功能多样，安全性高，且对环境无害，具有良好的发展前景。

现有技术如申请公布号CN 103785301 A公开了一种醋酸纤维素正渗透膜材料及其制备方法；醋酸纤维素正渗透膜材料由醋酸纤维素铸膜液通过刮膜机刮膜制得，铸膜液含有5~40wt%的醋酸纤维素，其余组分为高分子溶剂。制得的醋酸纤维素正渗透膜材料适用于正渗透过程，其亲水性好、具有超薄结构，支撑层孔隙率大，孔结构连通性好，可有效降低内浓差极化；而且皮层致密性良好，一价盐截留率高，还能有效去除水体中的微量悬浮物、细菌、病毒等小分子，处理效率高、操作成本低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优良的力学性能、阻湿性能、抗污染性以及较高透光率的高性能膜材料。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种改性纤维素，其由2,2,4-三甲基已-1,6-二基二异氰酸酯改性纤维素制备得到。

本发明采用2,2,4-三甲基已-1,6-二基二异氰酸酯对纤维素改性，制得改性纤维素；将其作为膜材料的成分制得膜材料，使膜材料具有优良的力学性能、阻湿性能，同时降低了膜材料的衰减系数，使膜材料具有优良的抗污染性能；原因可能是2,2,4-三甲基已-1,6-二基二异氰酸酯对纤维素改性，与纤维素发生一定的物理化学反应，改善了纤维素的分子结构，将其作为膜材料的基础材料，与其他成分复合，各成分之间起协同作用，进而提高了膜材料的力学性能；同时该膜材料具有优良的阻湿性能；可能是因为改性纤维素与其他成分结合紧密，从而减少了膜材料中自由羟基与水分子氢端的结合，即降低了膜材料的水蒸气透过系数，使膜材料具有优良的阻湿性能；除此之外，该膜材料具有较低的水蒸气透过系数，即具有优良的抗污染性能，以得到性能优异的膜材料。

优选地，一种改性纤维素的制备方法，其步骤如下：

将微晶纤维素在100~110℃下烘干至恒重，然后将其在恒温恒湿箱中调湿至恒重，得到含水纤维素，湿含量为1~3%；取含水纤维素装入长细颈安培瓶中，采用微量进样器取50~100μL2,2,4-三甲基已-1,6-二基二异氰酸酯注入上述长细颈安培瓶中，其中2,2,4-三甲基已-1,6-二基二异氰酸酯的酯基与纤维素羟基数量比为1:20~30，迅速融封安培瓶，将其置于100~160℃油浴中反应4~8h，然后冷却至室温；取出样品放入可盖盖的小安培瓶中，瓶口盖滤纸防尘，置于真空干燥箱中，在30~35℃、0.095~0.098kPa下真空干燥，盖盖放入密封袋置于冰箱冷冻保存，以防止发生后续副反应，即得到改性纤维素。

本发明还公开了一种改性纤维素在制备膜材料中的用途。