CN112239563B - 一种铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜及其制备方法，属于醋酸纤维素复合材料技术领域。本发明利用铜金属有机框架作为改性剂，能够有效地改善醋酸纤维素膜材料的性能。本发明所制备得到的铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜具有优异的紫外线屏蔽性能、力学性能、表面疏水性能、水汽阻隔性能、抗菌性能以及低的吸湿性，同时还能保持高的光学透明性，且制备工艺简单环保，成本低廉，适于放大生产，在包装、紫外线防护等领域具有很好的应用前景。

Description

一种铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及醋酸纤维素复合材料技术领域，具体涉及一种铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜及其制备方法。
背景技术
醋酸纤维素是一种环境友好的生物可降解材料，无毒无害，具有良好的加工性、广泛的原料来源、低廉的价格、简单的制膜工艺、良好的成膜性能等优点，是应用潜力巨大的生物基高分子材料。目前关于醋酸纤维素复合材料的研究已经有很多报道，其应用在香烟过滤嘴、吸附滤膜、渗透膜、生物支撑材料等各种领域。然而，醋酸纤维素存在柔韧性低、水蒸气阻隔性差、紫外线屏蔽性能差等缺点，这严重制约了醋酸纤维素材料在包装、紫外线防护等领域的应用。因此，对醋酸纤维素材料改性仍需进一步研究。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜及其制备方法，将铜金属有机框架纳米粒子添加到醋酸纤维素基体中以后，能够有效地改善醋酸纤维素膜材料的紫外线屏蔽性能、力学性能、表面疏水性能、水汽阻隔性能、抗菌性能以及低的吸湿性，同时还能保持高的光学透明性，且制备工艺简单环保，成本低廉，适于放大生产。
本发明的技术方案：
一种铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜，由以下重量份的组分组成：醋酸纤维素100份，铜金属有机框架1～7份。
所述醋酸纤维素的乙酰基含量为39.8％，羟基含量为3.5％。
所述铜金属有机框架的化学式为{Cu(2-MI)2}n,式中2-MI为二甲基咪唑。
所述铜金属有机框架为自制纳米粒子，平均粒径为220～320nm。
所述铜金属有机框架的制备方法包括以下步骤：
分别配制浓度为1mol/L的2-甲基咪唑溶液、0.05mol/L的二水氯化铜溶液和1mmol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液，将体积比为1:1:1的2-甲基咪唑、二水氯化铜和十六烷基三甲基溴化铵混合，在25℃条件下搅拌1min得到混合溶液；将上述混合液在室温静置45min，然后离心分离、干燥，得到铜金属有机框架。
一种铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)室温下，将100份醋酸纤维素溶解在丙酮中，制备得到质量分数为6.25％的醋酸纤维素溶液；
(2)将1～7份铜金属有机框架加入到步骤(1)所制备的醋酸纤维素溶液中，搅拌2h，超声脱除气泡，得到均匀的成膜液；
(3)将步骤(2)中的成膜液浇注到平底玻璃皿中，在35℃的真空烘箱中干燥24h，即得到铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜。
本发明具有的有益效果：
本发明利用自制铜金属有机框架作为改性剂，能够有效地改善醋酸纤维素膜材料的性能。本发明所制备得到的铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜具有优异的紫外线屏蔽性能、力学性能、表面疏水性能、水汽阻隔性能、抗菌性能以及低的吸湿性，同时还能保持高的光学透明性，且制备工艺简单环保，成本低廉，适于放大生产，在包装、紫外线防护等领域具有很好的应用前景。
附图说明
图1为对比例1得到的纯醋酸纤维素膜对大肠杆菌的抗菌活性照片。
图2为实施例4得到的醋酸纤维素复合膜对大肠杆菌的抗菌活性照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
在具体实施例和对比例配方中，2-甲基咪唑、二水氯化铜、十六烷基三甲基溴化铵是由上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供的分析纯级试剂；醋酸纤维素(CAS号:9004-35-7)购自于上海阿拉丁生化科技股份有限公司，其乙酰基含量为39.8％，羟基含量为3.5％。
铜金属有机框架为自制纳米粒子(平均粒径为220～320nm)，其制备方法包括以下步骤：分别配制浓度为1mol/L的2-甲基咪唑溶液、0.05mol/L的二水氯化铜溶液和1mmol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液，将体积比为1:1:1的2-甲基咪唑、二水氯化铜和十六烷基三甲基溴化铵混合，在25℃条件下搅拌1min得到混合溶液；将上述混合液在室温静置45min，然后离心分离、干燥，得到铜金属有机框架。
实施例1
一种铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜，由以下重量份的组分组成：醋酸纤维素100份，铜金属有机框架1份。
制备方法，包括如下步骤：
(1)室温下，将100份醋酸纤维素溶解在丙酮中，制备得到质量分数为6.25％的醋酸纤维素溶液；
(2)将1份铜金属有机框架加入到步骤(1)所制备的醋酸纤维素溶液中，搅拌2h，超声脱除气泡，得到均匀的成膜液；
(3)将步骤(2)中的成膜液浇注到平底玻璃皿中，在35℃的真空烘箱中干燥24h，即得到铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜。
实施例2
一种铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜，由以下重量份的组分组成：醋酸纤维素100份，铜金属有机框架3份。
制备方法，包括如下步骤：
(1)室温下，将100份醋酸纤维素溶解在丙酮中，制备得到质量分数为6.25％的醋酸纤维素溶液；
(2)将3份铜金属有机框架加入到步骤(1)所制备的醋酸纤维素溶液中，搅拌2h，超声脱除气泡，得到均匀的成膜液；
(3)将步骤(2)中的成膜液浇注到平底玻璃皿中，在35℃的真空烘箱中干燥24h，即得到铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜。
实施例3
一种铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜，由以下重量份的组分组成：醋酸纤维素100份，铜金属有机框架5份。
制备方法，包括如下步骤：
(1)室温下，将100份醋酸纤维素溶解在丙酮中，制备得到质量分数为6.25％的醋酸纤维素溶液；
(2)将5份铜金属有机框架加入到步骤(1)所制备的醋酸纤维素溶液中，搅拌2h，超声脱除气泡，得到均匀的成膜液；
(3)将步骤(2)中的成膜液浇注到平底玻璃皿中，在35℃的真空烘箱中干燥24h，即得到铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜。
实施例4
一种铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜，由以下重量份的组分组成：醋酸纤维素100份，铜金属有机框架7份。
制备方法，包括如下步骤：
(1)室温下，将100份醋酸纤维素溶解在丙酮中，制备得到质量分数为6.25％的醋酸纤维素溶液；
(2)将7份铜金属有机框架加入到步骤(1)所制备的醋酸纤维素溶液中，搅拌2h，超声脱除气泡，得到均匀的成膜液；
(3)将步骤(2)中的成膜液浇注到平底玻璃皿中，在35℃的真空烘箱中干燥24h，即得到铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜。
对比例
纯醋酸纤维素膜的制备，包括如下步骤：
(1)室温下，将100份醋酸纤维素溶解在丙酮中，制备得到质量分数为6.25％的醋酸纤维素溶液；
(2)将步骤(1)所制备的醋酸纤维素溶液，搅拌2h，超声脱除气泡，得到均匀的成膜液；
(3)将步骤(2)中的成膜液浇注到平底玻璃皿中，在35℃的真空烘箱中干燥24h，即得到纯醋酸纤维素膜。
性能测试：
对上述对比例制备得到的纯醋酸纤维素膜和实施例制备得到的醋酸纤维素复合膜进行性能测试，其中拉伸性能按照GB/T 1040-2006测试，水汽透过系数按照ASTM E 96测试，紫外可见性能采用紫外分光光度计(Lambda750，珀金埃尔默仪器公司)测试，并参照GB/T 18830-2009计算紫外线(UVA、UVB与UVC)平均透过率，水接触角采用接触角测量仪(SZ-CAMB1)测试，抗菌性按GB/T21510-2008测试。
吸湿性实验方法如下：
将尺寸为20mm×20mm×0.1mm的膜样品置于105℃的真空干燥箱中，干燥24h后，称量膜样品的质量(记为M0)；然后，将上述干燥膜样品置于相对湿度为57％、温度为25℃的密闭容器中，放置48h后，称量膜样品的质量(记为M1)；膜样品的吸湿率(％)＝100*(M1-M0)/M0；上述性能测试数据如表1、图1和图2所示。
表1性能测试数据
Figure BDA0002692709340000051
由表1、图1和图2可知，将铜金属有机框架纳米粒子添加到醋酸纤维素基体中以后，能够有效地改善醋酸纤维素膜材料的紫外线屏蔽性能、力学性能、表面疏水性能、水汽阻隔性能、抗菌性能以及低的吸湿性，同时还能保持高的光学透明性。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (1)

1.一种铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）室温下，将100份醋酸纤维素溶解在丙酮中，制备得到质量分数为6.25%的醋酸纤维素溶液；
（2）将1~7份铜金属有机框架加入到步骤（1）所制备的醋酸纤维素溶液中，搅拌2h，超声脱除气泡，得到均匀的成膜液；
（3）将步骤（2）中的成膜液浇注到平底玻璃皿中，在35℃的真空烘箱中干燥24 h，即得到铜金属有机框架改性醋酸纤维素复合膜；
所述醋酸纤维素的乙酰基含量为39.8%，羟基含量为3.5%；
所述铜金属有机框架的化学式为{Cu(2-MI)2}n, 式中2-MI为二甲基咪唑；
所述铜金属有机框架为纳米粒子，平均粒径为220~320 nm，其制备方法包括以下步骤：分别配制浓度为1mol/L的2-甲基咪唑溶液、0.05mol/L的二水氯化铜溶液和1mmol/L的十六烷基三甲基溴化铵溶液，将体积比为1 : 1 : 1的2-甲基咪唑、二水氯化铜和十六烷基三甲基溴化铵混合，在25℃条件下搅拌1 min得到混合溶液，将上述混合液在室温静置45 min，然后离心分离、干燥，得到铜金属有机框架纳米粒子。
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Assignee: Guilin Xinmei Environmental Protection Technology Co.,Ltd.

Assignor: GUILIN University OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2022450000114

Denomination of invention: A Cu metal organic framework modified cellulose acetate composite membrane and its preparation method

Granted publication date: 20220617

License type: Common License

Record date: 20221121

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