[发明专利]一种高阻隔性氧化石墨烯-纤维素纳米纤维复合薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种高阻隔性氧化石墨烯‑纤维素纳米纤维复合薄膜的制备方法，具体步骤如下：将氧化石墨烯水溶液分散在纤维素纳米纤维悬浮液中，形成氧化石墨烯‑纤维素纳米纤维混合溶液；再将氧化石墨烯‑纤维素纳米纤维混合溶液涂覆在玻璃模具表面，使其凝胶化，重复涂覆和凝胶化过程5～6次后，得到湿膜；将湿膜干燥后浸入乙醇溶液中浸泡2h～3h，随后经热压即得到氧化石墨烯‑纤维素纳米纤维复合薄膜。本发明的制备过程安全环保，制备工艺简单且成本低廉，具有广泛的实用性和推广价值；使用本发明制备方法制备的氧化石墨烯‑纤维素纳米纤维复合薄膜，可物降解且气体阻隔性能好，能够满足食品、医药品等易变质产品保鲜保香性的包装要求。

技术领域

本发明属于复合材料制备方法技术领域，具体涉及一种高阻隔性氧化石墨烯-纤维素纳米纤维复合薄膜的制备方法。

背景技术

聚合物薄膜因其质轻、成本低、多功能等优点，在食品、医药品和电子产品等包装防护领域广泛使用，但聚合物材料对不可再生石油资源的消耗及其不可生物降解性不利于可持续发展的战略要求。

纤维素纳米纤维可再生、可生物降解，是一种石油基聚合物包装材料的理想替代品，但气体阻隔性不佳制约了其在易变质产品包装领域的发展，因此提高纤维素纳米纤维包装薄膜的阻隔性能成为一个亟待解决的问题。在提高高分子阻隔性能的技术中，纳米片层填充法是指将少量纳米尺寸的层状填料均匀分散到聚合物基体中，利用“多路径效应”和“可渗透面积减少效应”来提高复合材料的气体阻隔性能，具有易加工、产品性价比高和利于回收等优点，成为聚合物包装材料阻隔技术的研究热点。

氧化石墨烯是石墨烯片层结构上的部分双键被含氧官能团所取代而形成的石墨烯衍生物，能够以单片层形式长期稳定的分散于水中，而且氧化石墨烯具有强度高、比表面积大和不渗透性，是一种极为理想的高阻隔纳米片层填料。

本发明中氧化石墨烯为纳米阻隔填料添加至纤维素纳米纤维基体中，利用逐层涂覆法和热压成型法，提供一种高阻隔性氧化石墨烯-纤维素纳米纤维复合薄膜的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种高阻隔性氧化石墨烯-纤维素纳米纤维复合薄膜的制备方法，解决了现有技术中的复合薄膜气阻隔性能不佳的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种高阻隔性氧化石墨烯-纤维素纳米纤维复合薄膜的制备方法，具体步骤如下：

步骤1、取氧化石墨烯分散在去离子水中，室温下搅拌60min～120min，得到氧化石墨烯水溶液；

步骤2、将氧化石墨烯水溶液分散在纤维素纳米纤维悬浮液中，室温下搅拌30min～60min，形成氧化石墨烯-纤维素纳米纤维混合溶液；

步骤3、将氧化石墨烯-纤维素纳米纤维混合溶液在玻璃模具表面均匀的涂覆一层，再将模具置于真空烘箱中使氧化石墨烯-纤维素纳米纤维混合溶液凝胶化，重复涂覆和凝胶化过程5次～6次，得到氧化石墨烯-纤维素纳米纤维复合湿膜；

步骤4、将氧化石墨烯-纤维素纳米纤维复合湿膜真空干燥后浸入乙醇溶液中浸泡2h～3h；

步骤5、将经乙醇浸泡的氧化石墨烯-纤维素纳米纤维复合湿膜热压直至质量平衡，得到氧化石墨烯-纤维素纳米纤维复合薄膜。

本发明的特点还在于，

氧化石墨烯水溶液的质量浓度为5mg/ml。

纤维素纳米纤维悬浮液中纤维素纳米纤维的质量百分比为1.51％。

氧化石墨烯-纤维素纳米纤维混合溶液中氧化石墨烯的质量为混合溶液总质量的1％～5％。

步骤3中玻璃模具为圆形，模具的直径为10cm～12cm。

步骤3中凝胶化温度为40℃～55℃，凝胶化时间为30min～40min。