CN107383443B - 一种杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜及其制备方法，涉及复合薄膜技术领域。本发明的制备方法包括以下步骤：将杜仲胶溶解在有机溶剂中得到杜仲胶溶液；将纳米纤维素加入到所述杜仲胶溶液中搅拌得到混合溶液；将所述混合溶液倒在平板或底部平整的模具中；在室温下通风干燥后得到杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜。本发明首次将杜仲胶与纳米纤维素复合形成高分子薄膜，其断裂伸长率为200％‑365％，可降解、绿色环保、可再生，其制备方法简单、高效、无任何添加剂。

Description

一种杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合薄膜技术领域，尤其涉及一种杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜及其制备方法。
背景技术
石油基塑料薄膜由于其资源的有限性和不易被微生物降解，造成石油资源的耗费和环境污染，随着人们可持续发展和环保意识的不断增强，对可再生和可生物降解的生物质基薄膜的关注越来越多。生物质基薄膜主要是由天然高分子化合物比如纤维素、淀粉、壳聚糖、蛋白质、木质素、半纤维素、天然橡胶等及其衍生物组成，在包装、光学、电元件、膜分离、水处理等许多领域具有重要的潜在应用价值。
纳米纤维素是一种直径为1～100nm，长度为20～300纳米的刚性棒状纤维素，具有高结晶度、高杨氏模量和高强度等特性，加之具有来源广泛和生物兼容性，使其在高性能复合材料中显示出巨大的应用前景。例如，王广静等采用氧化石墨烯和纳米纤维素制备的复合薄膜(王广静,徐长妍,朱赛玲,等.氧化石墨烯/纳米纤维素复合薄膜的制备及表征[J].包装工程,2014,35(13):1-7)，该薄膜虽然拥有较好的力学拉伸强度(149.68MPa)，但断裂伸长率小于10％，缺乏柔韧性，容易被撕裂。杜仲胶则是从我国特有植物杜仲叶、皮、籽中提取出的天然高分子物质，其化学结构为反式-1,4-聚异戊二烯，是天然橡胶的异构体，但其性质与天然橡胶迥然不同，天然橡胶为是柔软的弹性体，而杜仲胶为易结晶硬质材料。于是研究人员通过异构和硫化改善杜仲胶材料的性能，但这种杜仲胶改性成本高且污染严重。
为了降低生产成本，人们尝试将杜仲胶与其他高分子化合物通过共混制备高分子材料。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜及其制备方法，主要目的是制备低成本、环保型、可降解的高分子材料。
为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：
一方面，本发明实施例提供了一种杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜的制备方法，所述方法包括步骤：
将杜仲胶溶解在有机溶剂中得到杜仲胶溶液；
将纳米纤维素加入到所述杜仲胶溶液中搅拌得到混合溶液；
将所述混合溶液倒在平板或底部平整的模具中；
在室温下通风干燥后得到杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜。
作为优选，所述杜仲胶与所述有机溶剂的质量体积比为1:5-20，所述质量的单位为g且所述体积的单位为mL，或者，所述质量的单位为kg且所述体积的单位为L。
作为优选，所述在室温下通风干燥的时间为3-6h。
作为优选，所述杜仲胶溶解在所述有机溶剂中的溶解条件为：溶解温度为50-70℃，搅拌时间为10-30min，搅拌转速为100-1000rpm。
作为优选，所述有机溶剂为甲苯、石油醚、环己烷、二氯甲烷及氯仿中的至少一种。
作为优选，所述纳米纤维素与所述杜仲的质量比为1:100-20:100。
作为优选，所述纳米纤维素加入到所述杜仲胶溶液中的搅拌时间为10-30min，搅拌转速为100-1000rpm。
作为优选，所述模具的材质为玻璃、塑料及聚四氟乙烯中的至少一种。
另一发面，本发明实施例提供了一种杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜，所述复合薄膜是由上述方法制备得到。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的复合薄膜与常规的石油基高分子化合物制成的复合薄膜相比，具有可降解性和绿色环保优点，且杜仲胶和纳米纤维素资源均可再生，本发明的制备方法具有简单、高效、无任何添加剂的优点，且制得的复合薄膜具有良好的弹性、韧性、可降解性以及可再生性等优点，本发明的复合薄膜是通过杜仲胶与纳米纤维素复合而成，属于首次创新，扩展了高分子复合薄膜的制备领域。
附图说明
图1是本发明实施例提供的杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜的拉伸应力-拉伸应变的曲线图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下以较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
称取1g杜仲胶，在温度50℃、转速100rpm下搅拌10min溶解在5ml石油醚中得到杜仲胶溶液；称取0.01g纳米纤维素，并加入到上述杜仲胶溶液中，在转速100rpm下搅拌10min后得到混合溶液；将上述混合溶液倒在玻璃平板上，在室温下通风干燥3h后得到杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜，经测定上述复合薄膜的最大拉伸强度为10MPa，断裂伸长率为200％。
实施例2
称取1g杜仲胶，在温度60℃、转速500rpm下搅拌20min溶解在10ml环己烷中得到杜仲胶溶液；称取0.1g纳米纤维素，并加入到上述杜仲胶溶液中，在转速200rpm下搅拌15min后得到混合溶液；将上述混合溶液倒在底部平整的塑料平板上，在室温下通风干燥4h后得到杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜，经测定上述复合薄膜的最大拉伸强度为12.4MPa，断裂伸长率为241％。
实施例3
称取1g杜仲胶，在温度50℃、转速300rpm下搅拌15min溶解在15ml二氯甲烷中得到杜仲胶溶液；称取0.15g纳米纤维素，并加入到上述杜仲胶溶液中，在转速500rpm下搅拌20min后得到混合溶液；将上述混合溶液倒在底部平整的玻璃模具中，在室温下通风干燥5h后得到杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜，经测定上述复合薄膜的最大拉伸强度为14.8MPa，断裂伸长率为295％。
实施例4
称取1g杜仲胶，在温度55℃、转速800rpm下搅拌25min溶解在18ml二氯甲烷中得到杜仲胶溶液；称取0.17g纳米纤维素，并加入到上述杜仲胶溶液中，在转速800rpm下搅拌25min后得到混合溶液；将上述混合溶液倒在底部平整的玻璃模具中，在室温下通风干燥4.5h后得到杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜，经测定上述复合薄膜的最大拉伸强度为15.3MPa，断裂伸长率为330％。
实施例5
称取1g杜仲胶，在温度70℃、转速1000rpm下搅拌30min溶解在20ml甲苯中得到杜仲胶溶液；称取0.2g纳米纤维素，并加入到上述杜仲胶溶液中，在转速1000rpm下搅拌30min后得到混合溶液；将上述混合溶液倒在底部平整的聚四氟乙烯模具中，在室温下通风干燥6h后得到杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜，经测定上述复合薄膜的最大拉伸强度为16.5MPa，断裂伸长率为365％。
本发明首次将杜仲胶与纳米纤维素复合形成高分子薄膜。
本发明杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜具有可降解性和绿色环保优点，且杜仲胶和纳米纤维素资源均可再生，本发明的制备方法具有简单、高效、无任何添加剂的优点，且制得的复合薄膜具有良好的弹性、韧性、可降解性以及可再生性等优点。
本发明杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜中，纳米纤维素与杜仲的质量比为1:100-20:100，所述复合薄膜的拉伸应力-拉伸应变曲线图如图1所示。
常规的杜仲胶复合材料有如杜仲胶与木质素复合薄膜、杜仲胶共混改性普鲁兰多糖包装膜、杜仲胶与导电填料的复合材料以及杜仲胶与聚烯烃弹性体等；其断裂伸长率为43.2％-195.2％；而本发明的杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜的断裂伸长率为200％-365％，远远高出常规的杜仲复合材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
将杜仲胶溶解在有机溶剂中得到杜仲胶溶液；
将纳米纤维素加入到所述杜仲胶溶液中搅拌得到混合溶液；
将所述混合溶液倒在平板或底部平整的模具中；
在室温下通风干燥后得到杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜；
所述杜仲胶与所述有机溶剂的质量体积比为1:5-20，所述质量的单位为g且所述体积的单位为mL，或者，所述质量的单位为kg且所述体积的单位为L；
所述在室温下通风干燥的时间为3-6h；
所述杜仲胶溶解在所述有机溶剂中的溶解条件为：溶解温度为50-70℃，搅拌时间为10-30min，搅拌转速为100-1000rpm；
所述有机溶剂为石油醚、二氯甲烷及氯仿中的至少一种；
所述纳米纤维素与所述杜仲的质量比为1:100-20:100；
所述纳米纤维素加入到所述杜仲胶溶液中的搅拌时间为10-30min，搅拌转速为100-1000rpm；
所述模具的材质为玻璃、塑料中的至少一种。
2.一种杜仲胶与纳米纤维素的复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜是由权利要求1所述的方法制备得到。
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