[发明专利]一种基于纤维素基/ZIF-67复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于纤维素基/ZIF‑67复合材料，包括纤维素基材料和带有金属离子的ZIF‑67晶体，纤维素基材料由棉纤维和表面含羧酸钠阴离子改性的纳米纤维素制得；ZIF‑67晶体通过原位生长的方式结合在纤维素基材料上，本发明还公开了一种基于纤维素基/ZIF‑67复合材料的制备方法，该方法制备的材料不仅具有良好的干湿强度，并具有可持续的抗菌性能。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种基于纤维素基/ZIF-67复合材料，本发明还涉及上述复合材料的制备方法。

背景技术

随着商业进步，食品和医用包装材料的发展成为不可忽视的前沿热点。目前此类包装材料大量使用PP，PET，PE等塑料，虽然它们的材料力学性能较好，但是难回收，难降解，对环境造成破坏和污染，甚至长时间使用会对人体有不利于影响，因此寻求和开发一种天然可降解的生物材料，来替代传统的塑料包装材料成为目前的发展趋势。

纤维素纸基材料具有原料来源广，生物相容性好，易降解等优势，因而可以作为食品和医疗包装的良好材料，但是它们有限的力学强度以及缺乏抗菌性限制了此类材料在食品和医用包装材料领域的发展。

纳米纤维素作为一种天然可降解材料，具有长径比大，机械强度高等优势，可以作为增塑剂添加进纤维素纸基材料中，提高纸基材料的力学性能，是纸基材料一种优异的填充材料。

ZIF-67是一种钴基金属有机框架材料(MOF)材料，具有表面积大，热稳定性和化学稳定性优异等特点。另外，由于ZIF-67良好的抗菌效果和抗菌持久性，近些年来有大量文献报道了将其作为抗菌添加剂制备抗菌复合材料的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于纤维素基/ZIF-67复合材料，该材料不仅具有良好的干湿强度，并具有可持续的抗菌性能。

本发明的另一个目的是提供上述材料的制备方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，一种基于纤维素基/ZIF-67复合材料，包括纤维素基材料和带有金属离子的ZIF-67晶体，其中纤维素基材料由棉纤维和表面含羧酸钠阴离子改性的纳米纤维素制得；ZIF-67晶体通过原位生长的方式结合在纤维素基材料上。

本发明所采用的第二种技术方案是：一种基于纤维素基/ZIF-67复合材料的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1：将棉浆板利用槽式打浆机进行打浆，将打好的浆料利用纸页成型器进行湿法成型，烘干形成原纸，烘干温度为100～110℃；

步骤2：将表面含羧酸钠阴离子改性的纳米纤维素与水配成不同浓度的溶液A，并向溶液A中分别加入0～15wt％的氢氧化钠溶液，得相应的不同浓度的溶液B；

步骤3，将步骤1制得的原纸在环氧氯丙烷中浸渍5～10s，然后再将步骤2所得的不同浓度的溶液B均匀涂在原纸上，并在40～80℃下加热反应形成纤维素基材料，通过去离子水洗涤三次后，烘干，烘干温度为50℃；

步骤4：将六水合硝酸钴与2-甲基咪唑分别溶于甲醇中，然后将二者溶液混合，搅拌均匀，得溶液C；

步骤5，将步骤3中制好的纤维素基材料放入溶液C中，搅拌溶液4～8h后将纸张取出，随后在100～120℃下反应8～12h，获得的产物用100mL的甲醇洗涤三次，并在50℃的真空干燥箱中干燥3h，即得纤维素基/ZIF-67复合材料。

本发明第二种技术方案的特点还在于：

其中步骤1中浆料打浆度为50～70°SR，纸张定量在95±5g/m²，纸张厚度在0.2±0.02mm之间。

其中步骤2中溶液A的浓度分别为0wt％、0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％。