[发明专利]一种金属离子交联强韧化纤维素纳米纤维材料的制备方法

权利要求书

1.一种金属离子交联强韧化纤维素纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：

采用湿拉定向法原位调控纤维素纳米纤维CNF的排列方向，制备纤维定向排列的纤维素纳米纤维CNF材料；以及

采用金属离子交联策略，增强纤维素纳米纤维CNF材料中纤维之间的相互作用；

其中，所述采用湿拉定向法原位调控纤维素纳米纤维CNF的排列方向，制备纤维定向排列的纤维素纳米纤维CNF材料的步骤中，所述纤维素纳米纤维CNF的直径在30~70 nm之间；所述湿拉定向法的拉伸速度为1~24 mm/min，纤维素纳米纤维CNF材料的拉伸应变率为20%，保持时间为0.5~1 h；

所述采用金属离子交联策略，增强纤维素纳米纤维CNF材料中纤维之间的相互作用的步骤中，是向纤维素纳米纤维CNF材料内部引入金属离子Mⁿ⁺，金属离子Mⁿ⁺与纤维素纳米纤维CNF材料分子链C₆上的羧基通过配位键相连接，以桥联的形式增强相邻纤维素纳米纤维CNF中纤维之间的相互作用；所述金属离子Mⁿ⁺包括Na⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Al³⁺或Fe³⁺；所述金属离子Mⁿ⁺溶液的浓度为50~60 mM，处理时间为72~96 h，处理温度为20~30℃；

该方法在采用金属离子交联策略，增强纤维素纳米纤维CNF材料中纤维之间的相互作用之后，还包括：对经过金属离子交联处理的纤维素纳米纤维CNF材料进行清洗和烘干处理，并在烘干后进行模压处理；其中，对纤维素纳米纤维CNF材料进行清洗，是选用蒸馏水和乙醇溶液进行交替清洗；对纤维素纳米纤维CNF材料进行烘干，是将CNF-Mⁿ⁺材料置于温度为60~70℃的烘箱中干燥；对纤维素纳米纤维CNF材料进行模压处理，压力为20~30 MPa，模压时间为6~8 h，模压温度为20~30℃。

2.根据权利要求1所述的金属离子交联强韧化纤维素纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，所述采用湿拉定向法原位调控纤维素纳米纤维CNF的排列方向，制备纤维定向排列的纤维素纳米纤维CNF材料的步骤中，选用四甲基哌啶TEMPO氧化的纤维素纳米纤维CNF，保证CNF分子链上C₆的羟基被羧基所取代。

3.根据权利要求2所述的金属离子交联强韧化纤维素纳米纤维材料的制备方法，其特征在于，所述采用湿拉定向法原位调控纤维素纳米纤维CNF的排列方向，制备纤维定向排列的纤维素纳米纤维CNF材料的步骤中，通过湿拉定向法原位调控纤维素纳米纤维CNF的排列方向，使得纤维素纳米纤维CNF沿材料受拉伸方向定向排列。