[发明专利]以综纤维素制备高强度、高雾度和透明度纳米纸的方法

说明书

本发明公开了一种以综纤维素制备高强度、高雾度和透明度纳米纸的方法，具体包括如下步骤:步骤1，制备综纤维素；步骤2，根据步骤1所得的综纤维素制备含有半纤维素的木浆；步骤3，根据步骤2所得的木浆制备纳米纤维素；步骤4，根据步骤3所得的纳米纤维素制备纳米纤维素纸。该方法制得的纳米纤维素纸为柔性光电子器件和聚合物复合材料提供一种理想的材料。

技术领域

本发明属于生物质光电学纳米材料技术领域，涉及以综纤维素制备高强度、高雾度和透明度纳米纸的方法。

背景技术

植物纤维的主要化学成分是纤维素、半纤维素和木质素。纤维素是自然界来源最丰富的生物质材料之一，具有来源广、可生物降解、无毒、环保等优点。半纤维素是高等植物细胞壁的重要组成部分，约占植物生物量的四分之一至三分之一。此外，半纤维素具有大量的羟基，它们沿着主链和侧链分布。半纤维素具有良好的生物活性、生物相容性和低氧阻隔性，是一种很有前途的可再生生物材料。纤维素纳米纤维(Cellulose Nanofibrils，简称CNFs)是一种绿色材料，直径10-40nm，长度为几微米，由天然木质纤维经化学和机械处理而成。纤维素纳米纤维具有较高的强度、刚度(模量可达到138GPa)、较大的比表面积(可以达到50m²/g)、极低的热膨胀系数(CTE，0.1ppm/k，接近于石英)。CNFs可以通过抽吸过滤工艺制成薄膜，也叫纳米纤维素纸。它具有许多独特的性能，包括光学透明、热稳定性、柔韧性、可印刷性、机械强度高以及化学改性能力强。也正是由于这些特性，纳米纤维素纸有着广泛的应用领域，例如太阳能电池，有机发光二极管(OLED)，超级电容器和纸电子产品。

近年来，纳米纤维素纸已经在光电学领域引起了越来越多研究人员的兴趣。光学透明但具有雾度被认为是独特的纳米纤维素纸性质，近来在光电子学中的应用越来越受到关注。然而，难以制备优异机械性能的纳米纤维素纸并且克服雾度和透明度之间的反平衡效应，限制了纳米纤维素纸在聚合物复合材料和柔性光电子器件领域的应用。因此，制备以纳米纤维素为基材的绿色生物质纸具有高强度，高光学雾度和透明度显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种以综纤维素制备高强度、高雾度和透明度纳米纸的方法，该方法制得的纳米纤维素纸为柔性光电子器件和聚合物复合材料提供一种理想的材料。

本发明所采用的技术方案是，以综纤维素制备高强度、高雾度和透明度纳米纸的方法，具体包括如下步骤:

步骤1，制备综纤维素；

步骤2，根据步骤1所得的综纤维素制备含有半纤维素的木浆；

步骤3，根据步骤2所得的木浆制备纳米纤维素；

步骤4，根据步骤3所得的纳米纤维素制备纳米纤维素纸。

本发明的特点还在于，

步骤1的具体过程如下：以杨木碱性过氧化氢机械浆为原料，利用有机溶剂抽提试样，然后将抽出液蒸发烘干，将烘干后的样品采用亚氯酸钠法处理3～5小时去除木质素，得到综纤维素。

有机溶剂为以2：1混合的苯和乙醇的混合液。

步骤2的具体过程为：将步骤1得到的综纤维素用2％～10％的NaOH处理0～3h，处理温度为40～50℃，获得含有半纤维素的木浆。

步骤3的具体过程如下：将含有半纤维素的木浆剪切3～10min配制成0.5～3wt％的悬浮液，在60～120MPa压力下均质处理15～40次，得到含有半纤维素的纳米纤维素。