[发明专利]一种柔韧耐水性纤维素液晶膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔韧耐水性纤维素液晶膜及其制备方法，属于材料技术领域。本发明柔韧耐水性纤维素液晶膜以纳米纤维素为基体，聚乙二醇二丙烯酸酯和聚氧化乙烯为填充物，加入光引发剂，自组装所得。本发明柔韧耐水性纤维素液晶复合膜，柔韧较好，能够任意弯曲，断裂伸长率得到了大量的提高；同时复合膜的耐水性较强，难以吸水发生溶解。而在保证了在提高上述性能外，复合膜还有着明显的胆甾型结构，有着强烈的结构色。此外同时CNC基体作为天然高分子具有优异的其可再生性、且对环境无污染，符合可持续发展、绿色化学的理念。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及到一种柔韧耐水性纤维素液晶膜及其制备方法。

背景技术

纤维素作为自然界含量最多、分布最广的天然高分子化合物，具有良好的生物相容性和可降解再生性。通常，单个纤维素纤维(直径为5-20μm)由一束纳米纤维(直径3-20nm)形成，而纳米纤维由细长的单晶域组成，被更无序的区域周期性地隔开。其中无序区可以被酸类物质，从而提取出棒状的结晶区，人们称之为纳米晶纤维素(CNC)。迄今为止CNC已从多种天然来源中提取，包括植物、细菌和被囊类动物。

使用硫酸对纤维素进行酸解的过程中，硫酸会与CNC表面的羟基反应形成磺酸酯基团，让整个CNC分子链带上负电荷，由于每个CNC表面均存在负电荷，通过静电相互排斥，酸解后的CNC链难以发生团聚，从而在水中形成稳定的CNC悬浮液。同时CNC本身为扭曲的棒状结构，为了使分子间的相互作用力达到最小，既稳态结构，浓缩的CNC悬浮液会中形成特定的取向性螺旋结构，人们将其称为CNC胆甾相液晶。由于胆甾相液晶特殊的螺旋结构，能呈现一些独特的光学性质，旋光性、圆二色性以及选择性反射偏振光，这就是材料产生了可以用肉眼观察到的明显的结构色，此外胆甾相液晶还会出现双折射现象，并在偏光显微镜下可以观察到，并且这种胆甾相结构可以从CNC悬浮液中保留到CNC固体薄膜中，使CNC薄膜带有上述光学特性。

由于CNC薄膜独特的光学特性，使其具有着广泛的应用空间，如CNC薄膜可以作为模板，制备具有手性结构的介孔材料；CNC也可以直接用来制备液晶膜或者添加其他物质对它改性制备手性液晶复合膜，并应用在防伪、传感及光学器件等领域。虽然CNC薄膜有着诸多优点，但是由于CNC作为刚性颗粒，导致CNC薄膜具有较差的柔韧性，使用时易断裂，此外CNC表面上带有大量的羟基，亲水作用较强，使CNC薄膜极易溶于水，这些缺点都极大限制了CNC薄膜的应用，因此开发一种柔韧性与耐水性兼备的CNC复合膜是有迫切需要的。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种柔韧耐水性纤维素复合膜的制备方法，是以纳米纤维素为基体，聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)和聚氧化乙烯(PEO)为填充物，分散在水中，并加入光引发剂，避光混匀，然后室温下进行蒸发自组装，生成CNC复合膜；最后将复合膜放在紫外光光照灯下进行光照处理，得到柔韧耐水性纤维素液晶膜。

在本发明的一种实施方式中，填充物相对基体的质量份数为30％-60％。具体可选40％、50％。

在本发明的一种实施方式中，聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)和聚氧化乙烯(PEO)的质量比为9.5:0.5-7:3。具体可选8:2、9:1。

作在本发明的一种实施方式中，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮，既2959光引发剂。

在本发明的一种实施方式中，所述光引发剂用量为PEGDA与PEO总质量的1％。

在本发明的一种实施方式中，紫外光的功率为250W。

在本发明的一种实施方式中，上述制备方法具体包括：