[发明专利]一种纳米纤维素增强的全生物降解薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米纤维素增强的全生物降解薄膜，其特征在于，按重量份包括以下组分：纳米纤维素6-50份，聚合物基质24-100份，消泡剂0.31-9.37份，凝胶剂0.312-12.5份，助凝剂0.0003125-1.87份，增塑剂0.312-12.5份，分散剂0.625-6.25份，交联剂0.3125-1.87份。

2.如权利要求1所述的纳米纤维素增强的全生物降解薄膜，其特征在于，所述的纳米纤维素为纳米微晶纤维素、纳米原纤化纤维素或羧基化纳米纤维素中的任意一种或至少两种的混合物；

优选地，所述的纳米微晶纤维素为棒状，长径比为(1-100)：1；

优选地，所述的纳米原纤化纤维素的直径为5-100nm，长度大于1μm；

优选地，所述的羧基化纳米纤维素的直径为3-10nm。

3.如权利要求1或2所述的纳米纤维素增强的全生物降解薄膜，其特征在于，所述的聚合物基质为明胶、瓜尔胶、卡拉胶、结冷胶、魔芋胶、刺槐豆胶、红藻胶、纤维素胶或大豆蛋白中的任意一种或至少两种的混合物。

4.如权利要求1-3任一项所述的纳米纤维素增强的全生物降解薄膜，其特征在于，所述的消泡剂为聚乙二醇和/或乙醇；

优选地，所述的凝胶剂为黄原胶、海藻酸钠或纤维素胶中的任意一种或至少两种的混合物；

优选地，所述的助凝剂为氯化钙、氯化钾、柠檬酸钾、氯化钠或柠檬酸钠中的任意一种或至少两种的混合物；

优选地，所述的增塑剂为甘油、山梨醇或果糖中的任意一种或至少两种的混合物；

优选地，所述的分散剂为麦芽糖醇、麦芽糊精、木糖醇或甘露糖中的任意一种或至少两种的混合物；

优选地，所述的交联剂为京尼平、丁二酸酐、邻苯二甲酸酐或顺丁烯二酸酐中的任意一种或至少两种的混合物。

5.如权利要求1-4任一项所述纳米纤维素增强的全生物降解薄膜的制备方法，其特征在于，所述的方法采用以纳米纤维素作为增强剂，在聚合物基质中加入消泡剂、凝胶剂、助凝剂、增塑剂、分散剂和交联剂，经过混合、消泡、流延、干燥工艺制备得到。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)将去离子水加热至40-90℃，在不断搅拌下加入纳米纤维素、聚合物基质和消泡剂；

(2)在步骤(1)所得到的混合液中加入凝胶剂和助凝剂，充分混匀，制得含纳米纤维素的凝胶混合液；

(3)在步骤(2)得到的含纳米纤维素的凝胶混合液中加入增塑剂、分散剂和交联剂，充分混合得到均匀的预交联混合液，并将其脱气；

(4)将步骤(3)所得到的脱气后的预交联混合液用流延法制备薄膜。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的脱气方法为超声脱气法、真空脱气法或氦气脱气法；

优选地，所述的超声脱气法为将待脱气的流动相置于超声波清洗器中，用超声波振荡10-15min；

优选地，所述的真空脱气法为在真空脱气机中脱气。

8.如权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的流延法具体包括以下步骤：

(a)调节流延机的速度、加热板温度和刮刀的高度，开启红外灯；

(b)将步骤(3)得到的脱气后的预交联混合液倒入流延机上，流延成膜；

(c)对膜进行牵引、冷却、切边和收卷。

9.如权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

(1)在100mL烧杯中注入30-50g去离子水，并加热至40-90℃，在不断搅拌下慢慢加入6-50重量份的纳米纤维素、24-100重量份的聚合物基质和0.31-9.37重量份的消泡剂，直至形成纳米纤维素水相胶体；

(2)在步骤(1)所得到的纳米纤维素水相胶体中加入0.312-12.5重量份的凝胶剂和0.0003125-1.87重量份的助凝剂，充分混匀制得含纳米纤维素的凝胶混合液；

(3)在步骤(2)得到的含纳米纤维素的凝胶混合液中加入0.312-12.5重量份的增塑剂、0.625-6.25重量份的分散剂和0.3125-1.87重量份的交联剂，充分混匀得到均匀的预交联混合液；

(4)把步骤(3)得到的均匀的预交联混合液称重后，置于超声波清洗器中，用超声波振荡10-20min；

(5)把流延机的速度至0.1-0.5m/min，加热板温度调至60-90℃，刀口间隙调节至300-450μm，打开红外灯；

(6)把步骤(4)得到的无泡、均匀的预交联混合液倒入流延机上开始流延成膜；

(7)在流延机的另一端对膜进行牵引、冷却、切边和收卷。