[发明专利]一种纳米纤维素复合PVA材料及其制备方法、应用

说明书

本发明提供了一种纳米纤维素复合PVA材料，主要由纳米纤维素、聚乙烯醇组成；所述纳米纤维素复合PVA材料中，纳米纤维素的长径比指标控制在(2‑300)：1之间。制备方法包括：(A)将纳米纤维素水溶液进行分散处理，得到分散水溶液；(B)将PVA水溶液、硼酸与分散水溶液混合搅拌，得到混合溶液。本发明的复合PVA材料中，通过将纳米纤维素与聚乙烯醇合理的混配，而且通过将纳米纤维素控制在适宜的长径比范围内，这样提高了纳米纤维素在PVA材料中的均一性，日后制成纤维等产品时，增加了聚乙烯醇材料本身的功能性，并且提升了聚乙烯醇材料本身的强度、模量、韧性等性能指标，进一步提升纤维本身的力学性能。

技术领域

本发明涉及聚乙烯醇(PVA)材料加工制备领域，具体而言，涉及一种纳米纤维素复合PVA材料及制备方法、应用。

背景技术

纤维素是地球上广泛存在且可再生的资源。纳米纤维素，是天然纤维素经过处理(如机械研磨、酸水解、生物酶水解等)后，纤维素中的无定形区及低结晶度的结晶区被破除，而得到的一种纤维素结晶体。由天然纤维素制备的纳米纤维素不但具有纤维素的基本结构与性能，还具有巨大的比表面积、高结晶度(>70％)、高亲水性、高杨氏模量、高强度(7500MPa)、超精细结构和高透明性，良好的生物可降解性与生物相容性以及稳定的化学性能。另外，因纤维素表面裸露出大量羟基、还原性及非还原性末端基，使得纳米微晶纤维素具有巨大的化学改性潜力，促使其在造纸、医药、食品、复合材料等领域的应用研究炙手可热。

聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性高分子聚合物，其分子式为[C₂H₄O]n。聚乙烯醇纤维由于有良好的亲水性、抗冲击性和成型加工中易于分散性好等特点，可以作为塑料、水泥以及陶瓷等的增强材料，也可替代有致癌物质的石棉。

现有技术中，有关于聚乙烯醇及其相应的改性产品很多，也有关于纳米纤维素及其相关的改性产品，但是一般聚乙烯醇以及其相关的纤维产品拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率等性能一般，为了满足当代市场的需求需要进一步提高，并且也不具备其他的优异性能，同样的纳米纤维素及其相关的改性产品只是保持了纳米纤维素本身的基本结构与性能，不能满足现代人对材料本身的多功能性的要求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种纳米纤维素复合PVA材料，该复合PVA材料中，通过将纳米纤维素与聚乙烯醇合理的混配，而且通过将纳米纤维素控制在适宜的长径比范围内，这样提高了纳米纤维素在PVA材料中的均一性，日后制成纤维等产品时，增加了聚乙烯醇材料本身的功能性，并且提升了聚乙烯醇材料本身的强度、模量、韧性等性能指标，进一步提升纤维本身的力学性能，如此以来进一步扩大了材料的市场应用范围，提高了产品的附加值，有利于进一步推广应用。

本发明的第二目的在于提供一种上述纳米纤维素复合PVA材料的制备方法，该制备方法前后步骤衔接紧密，方法简单快捷，绿色环保，与现有生产工艺设备和流程可实现无缝对接，具有能完整保留原料的有效成份的优点，制得的产品中颗粒分散均匀，性能良好。而且具有方法简单易于操作，操作条件温和，可实现复合PVA材料的工业化生产，经济效益良好。

本发明的第三目的在于提供采用上述复合PVA材料的应用，该复合材料在纺织行业、建筑行业和运输行业均有很好的应用，应用非常广泛，可广泛应用于各个行业。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种纳米纤维素复合PVA材料，主要由纳米纤维素、聚乙烯醇组成；

所述纳米纤维素复合PVA材料中，纳米纤维素的长径比指标控制在(2-300)：1之间；

优选地，纳米纤维素的长径比指标控制在(5-200)：1之间，优选为(10-100)：1之间，更优选为(15-80)：1之间；