[发明专利]一种柔性胆甾相纳米晶体纤维素膜及制备方法

说明书

一种柔性胆甾相纳米晶体纤维素膜及制备方法，包括如下步骤：1)CNC悬浮液制备：纤维素与酸以质量比1:20的比例，将纤维素浸泡于酸中润胀水解，待水解反应待反应完成后用十倍去离子水稀释终止反应，对所得溶液进行离心透析至溶液PH为6‑7，得到所需的CNC悬浮液备用；2)配制增塑剂溶液：称取一定量的小分子量增塑剂，用蒸馏水与其混溶，配制质量浓度为5％～20％的增塑剂溶液备用；3)增塑剂溶液与CNC悬浮液以质量比(1～6)：10的配比混合均匀，得到混合溶液；4)将混合溶液浇注与基材上，置于室温中干燥成膜。通过小分子量增塑剂改善了膜的脆性，提高柔韧性的同时保持了胆甾相结构。

技术领域

本发明涉及一种通过硫酸水解纤维素制备得到的纳米晶体纤维素的柔性胆甾相固体膜的制备方法，特别是在膜中包含可改善膜的柔性且不破坏其胆甾相的一种小分子量的增塑剂。

背景技术

硫酸水解使得纳米晶体纤维素(Cellulose nanocrystal,简称CNC)表面带有磺酸基团，在水中解离成为带负电的磺酸根离子而使CNC悬浮液整体呈静电稳定状态。由于CNC各向异性的棒状结构以及形成悬浮液后表面的负电基团使得它在高于临界浓度时能够相分离为上层的无序相和下层的液晶相。CNC胆甾型液晶的手性向列有序结构能够保留在CNC膜材料中，使得CNC膜也可以呈现出胆甾型液晶特有的光学现象。CNC虹彩膜这种特殊的光学性质不能被复制，因此可用于防伪材料的设计。例如可以应用在装饰材料涂层和防伪纸张等光学加密技术领域。

现有的技术方案虽可制备CNC膜，但是其还存在一些缺陷：单纯CNC制成的膜材料脆性极大，没有实用价值，必须对其进行增韧改性。近些年来关于CNC虹彩膜增韧的研究逐渐开始出现，中国专利申请号201080019561.6(名称为柔性虹彩纳米晶体纤维素膜及其制备方法) 中多种水溶性聚合物被用作纤维素纳米晶自组装虹彩膜的增韧剂，但水溶性聚合物的添加会改变CNC胆甾相的螺距，从而影响CNC自组装行为。总的来说，找到一种既能改善CNC虹彩膜脆性，又不会对CNC自组装行为产生破坏的增韧剂是比较关键的研究点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种CNC虹彩膜，其通过增加可改善CNC虹彩膜脆性，又不会对CNC自组装行为产生破坏的增韧剂，使CNC虹彩膜具有一定的柔韧性。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是一种柔性胆甾相纳米晶体纤维素膜的制备方法，包括如下步骤：

1)CNC悬浮液制备：纤维素与酸以质量比1:20的比例，将纤维素浸泡于酸中润胀水解，待水解反应完成后用十倍去离子水稀释终止反应，对所得溶液进行离心透析至溶液PH为6-7，得到所需的CNC悬浮液备用；

2)配制增塑剂溶液：称取一定量的小分子量增塑剂，用蒸馏水与其混溶，配制质量浓度为5％～20％的增塑剂溶液备用；

3)增塑剂溶液与CNC悬浮液以质量比(1～6)：10的配比混合均匀，得到混合溶液；

4)将混合溶液浇注与基材上，置于室温中干燥成膜。

所述步骤1)中，将所述纤维素浸泡于酸中充分润胀，然后在超声波或搅拌条件下反应。

所述步骤1)中，所述纤维素为脱脂棉，所述酸为60％的浓硫酸。

所述步骤2)中，所述增塑剂为甲酰胺、山梨醇或丙三醇。

所述步骤3)中，所述CNC悬浮液先进行超声反应，再与所述增塑剂溶液混合，得到的混合溶液在超声反应下混合均匀。

所述步骤4)中，将混合溶液置于培养皿中，在20-30℃、30％-80％的环境下静置，干燥成膜。

所述培养皿的材质为聚苯乙烯，聚四氟乙烯，聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，聚碳酸酯，聚甲醛或聚酰胺。

通过上述制备方法制备的柔性胆甾相纳米晶体纤维素膜。