[发明专利]一种秸秆纳米纤维素/甲壳素晶复合膜及其制法与应用

说明书

本发明属于纳米复合材料领域，公开了一种秸秆纳米纤维素/甲壳素晶复合膜及其制法与应用。所述的秸秆纳米纤维素/甲壳素晶复合膜的制备方法为：采用TEMPO氧化法制备秸秆纳米纤维，用酸水解的方法制备纳米甲壳素，将二者和聚丙烯酰胺按照一定比例搅拌混合均匀作为成膜液，进行脱气处理后取适量成膜液置于硅板上，在一定转速下旋转，甩掉多余的成膜液，依次往复操作数次后揭膜，再将复合膜在一定压力下压膜即可得到高强度复合膜。所述秸秆纳米纤维素/甲壳素晶复合膜不仅具有良好的透光性，且强度有了很大的提高，可以应用到抗菌领域、膜电极材料、柔性电子器件等多个领域。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种秸秆纳米纤维素/甲壳素晶复合膜及其制法与应用。

背景技术

随着现代科技的发展，植物资源的高效利用越来越引起人们的重视。仅我国每年的秸秆、稻麦草等秸秆纤维高达10亿吨，然而这些秸秆纤维少量被用来饲养牲畜或制成肥料，大部分被焚烧或掩埋，使得资源没有得到高效的利用。

纤维素是植物细胞壁的主要成分。天然存在的纤维素是由8000～10000个β-D-吡喃式葡萄糖单体以β-1,4-糖苷键联接而成的线状高分子化合物，也是自然界含量最丰富的天然高分子有机化合物。甲壳素和天然纤维素具有相似的化学结构。甲壳素是一种由N-乙酰氨基葡萄糖以β-1,4糖苷键缩合而成的氨基多糖聚合物，也是自然界中少见的带正电的高分子聚合物，是自然界第二大丰富的生物聚合物，含量仅次于纤维素，是许多低等动物特别是节肢动物如虾、蟹、昆虫等外壳的重要成分，同时，甲壳素也是低等植物菌类细胞膜的组成部分，地衣，绿藻、酵母、水母及乌贼体内也含有。同时，甲壳素作为一种天然有机化合物，无毒无味，具有较好的化学稳定性、可生物降解性，良好的透气、吸附性，优异的吸湿、调湿性，独特的抗菌性、生物相容性及可生物降解性，在医药业、食工业、纺织业、农业等众多领域都有巨大的应用价值。

甲壳素晶即甲壳素纳米晶须，是以单晶形式存在的甲壳素纤维，由甲壳素分子有序堆积而成，因此它具备甲壳素所有良好性能(Wei Jing,Wan Yuqin,WangHongbo.Preparation and antibacterial performance of CNW/PLA compositenanofiber films[J].New Chemical Materials.2013,5(41):43)。同时，由于甲壳素纳米晶须的直径极小(纳米数量级)，不含普通材料所具有的晶界、位错、空穴等缺陷，且原子排列高度有序，因而具有高强高模的特点，是一种性能优异、环境友好，是天然增强材料。

现有技术报道中虽然有关于纳米纤维素和纳米甲壳素制备的研究，也有少量关于纳米甲壳素和纳米纤维素混合制备透明膜的报道，但是其制备方法多为流延法和抽滤法，效率较低，并且膜的厚度和各项性能差异很大，不适合大面积推广。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种秸秆纳米纤维素/甲壳素晶复合膜。

本发明的另一目的在于提供上述秸秆纳米纤维素/甲壳素晶复合膜的制备方法。

本发明的再一目的在于上述一种秸秆纳米纤维素/甲壳素晶复合膜的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种秸秆纳米纤维素/甲壳素晶复合膜，其由纳米纤维素、纳米甲壳素晶与聚丙烯酰胺制备得到；所述秸秆纳米纤维素/甲壳素晶复合膜的结构如式(1)所示：

其中，n₁和n₂为甲壳素晶中脱乙酰部分和未脱乙酰部分所占比例，数值大于0小于1；n₃和n₄分别为纳米纤维素和聚丙烯酰胺的聚合度，其中n₃为大于100小于800的自然数，n₄为介于3.7×10⁴和4.7×10⁴之间的自然数。