[发明专利]一种纳米纤维素膜及其制备方法

说明书

本申请公开了一种纳米纤维素膜及其制备方法。所述制备方法至少包括以下步骤：(1)将纤维素原料吸水溶胀后，与有机溶剂1混合，然后分离得到固体，所述有机溶剂1置换出纤维素原料中的水；(2)将所述分离得到的固体与有机溶剂2混合，陈化得到静电纺丝液，所述有机溶剂2均匀分散纤维素；(3)将所述静电纺丝液进行静电纺丝，即得纳米纤维素膜。本发明采用静电纺丝法制备纳米纤维素膜，操作简单，且有效地解决了纤维素材料溶液的可纺性，制备的纳米纤维素膜可用于化妆品、医药等行业，为纤维素材料的应用开辟了新的路径。

技术领域

本申请涉及一种纳米纤维素膜及其制备方法，属于材料领域。

背景技术

纤维素是自然界内储量最大、分布最广的天然高分子，在草本和木材中约占30-50％，亚麻等韧皮中约占60-85％，棉中高达90％。自然界中利用光合作用合成的纤维素与人工合成高分子相比，具有来源广泛、可生物降解、可再生、良好的生物相容性等优点，在化妆品、食品、医药、化工等各个生产领域有着广泛的应用。

由于纤维素分子间存在着大量的氢键，使其分子链间具有强烈的相互作用，导致其热塑性较差，因此不能直接用传统的热塑性塑料加工方法加工成型，从而制约了纤维素基高分子材料的广泛应用。而静电纺丝是制备聚合物纳米纤维膜的简单且有效地加工工艺，其基本原理是将具有一定分子链的高分子溶液，在高压直流电源所形成的电场力的作用下，液体表面的电荷斥力超过其表面张力后，就会在喷头末端的泰勒锥表面快速喷射出高分子聚合物射流，带电细流在静电排斥作用下发生高速弯曲或振动，液流被牵伸变细，同时溶剂挥发，最终沉积在接收极板上，形成纳米纤维素膜。通过静电纺丝制备的纳米纤维素膜中的纤维具有可控尺度、高长径比、高比表面积、低密度和较低的热膨胀系数等性质，有效地开发利用了可再生的纤维素资源，对保护生态环境、实现可持续发展等具有重要意义。

采用静电纺丝制备纳米纤维素膜是一种简便、快速、高效的生产技术，是有效制备纳米纤维素膜的主要途径之一，为纳米纤维素膜在化妆品、医药、食品等行业的应用奠下基础。

发明内容

本发明的一方面提供了一种纳米纤维素膜，所述纳米纤维素膜由均匀的纳米纤维丝组成，具有50-2500m²g^-1的比表面积。

在优选的实施方式中，所述纳米纤维素膜的厚度可调变。

本发明的另一方面提供了一种通过静电纺丝制备纳米纤维素膜的方法，其特征在于，所述方法至少包括以下步骤：

(1)将纤维素原料吸水溶胀后，与有机溶剂1混合，然后分离得到固体，所述有机溶剂1置换出纤维素原料中的水；

(2)将所述分离得到的固体与有机溶剂2混合，陈化得到静电纺丝液，所述有机溶剂2均匀分散纤维素；

(3)将所述静电纺丝液进行静电纺丝，即得纳米纤维素膜。

可选地，将所述静电纺丝液置于注射器中，注射器连接喷射针头，进行静电纺丝，干燥后即可得到纳米纤维素膜。优选地，控制静电纺丝的电压为1-50kv，纺丝环境温度为0-50℃，静电纺丝装置的针尖与接收装置间的距离为0.1-50cm。

进一步优选地，控制静电纺丝的电压为1-30kv，纺丝环境温度为0-45℃，静电纺丝装置的针尖与接收装置间的距离为0.1-45cm。更进一步优选地，控制静电纺丝的电压为1-25kv，纺丝环境温度为0-30℃，静电纺丝装置的针尖与接收装置间的距离为0.1-30cm。

在优选的实施方式中，所述纤维素原料的粒径大小为4目至100目。

在优选的实施方式中，所述纤维素原料来自木屑和/或秸秆；所述纤维素原料选自纤维素浆、纳米纤维素、微晶纤维素中的至少一种。

在优选的实施方式中，所述木屑包括松木、榉木、桦木中的至少一种；所述秸秆包括玉米秸秆、小麦秸秆中的至少一种。