CN113336984A - 一种高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法 - Google Patents

一种高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113336984A
CN113336984A CN202110517234.3A CN202110517234A CN113336984A CN 113336984 A CN113336984 A CN 113336984A CN 202110517234 A CN202110517234 A CN 202110517234A CN 113336984 A CN113336984 A CN 113336984A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nano
cellulose
aramid
composite film
strength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110517234.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113336984B (zh
Inventor
曾劲松
胡复港
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Songheng Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN202110517234.3A priority Critical patent/CN113336984B/zh
Publication of CN113336984A publication Critical patent/CN113336984A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113336984B publication Critical patent/CN113336984B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2377/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2377/10—Polyamides derived from aromatically bound amino and carboxyl groups of amino carboxylic acids or of polyamines and polycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2401/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2401/02—Cellulose; Modified cellulose

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高强度纳米纤维素‑纳米芳纶复合膜的制备方法。所述制备方法为，将在二甲基亚砜中分散的TEMPO氧化的纳米纤维素和纳米芳纶分散体混合，随后在将纳米芳纶质子化之后，对混合溶液进行超声处理，最后通过真空抽滤和热压处理得到高强度复合膜。所述的纳米纤维素‑纳米芳纶复合膜拥有较高的强度，其最大拉伸力可以达到344.43MPa，韧性可以达到72.99MJ/m3。同时，由于TEMPO氧化纳米纤维素较小的尺寸，较低的长径比，以及优异的分散性能，其添加之后有效地提高了薄膜的透明度。本发明扩展了纳米纤维素的应用范围，为高强度、高韧性材料的发展提供了思路。

Description

一种高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法。
背景技术
芳纶纤维由于高强度、耐高温、耐酸碱、绝缘、低密度等优良性能被广泛应用于军工、航空航天、汽车及特种服装等领域。而以对位芳纶为原料，通过DMSO/KOH体系制备得到的纳米芳纶纤维一方面继承了对位芳纶的众多优良性能，另一方面获得了超高的比表面积和长径比，可以作为基材复合其他纳米材料来制备功能化纳米复合材料，另一方面也可以作为增强相用于增强其他材料。并且，由于自身苯环和酰胺基的结合作用，纳米芳纶膜对于200-400nm波长的紫外光有很强的吸收性，对于波长大于500nm的可见光具有较高的透过率。然而，由于芳纶本身的化学惰性，表面缺少活性官能团，和其他材料界面结合力较弱。尽管存在π-π堆积及羰基和亚氨基之间的氢键作用，纳米芳纶膜内部结合力仍然较弱，其强度性能仍有很大的提升空间。
纳米纤维素是通过化学、物理、生物等方法从富含纤维素的原料中提取获得的可再生、生物可降解、低毒性的纳米材料。纳米纤维素拥有高强度、低密度、高比表面积等特点，同时由于其表面大量的羟基，拥有良好的化学可塑性，已被广泛应用于食品、造纸、医疗、石油、精细化工及电子器件等领域中。同时，在很多应用中，纳米纤维素作为增强材料用以提高其他材料的物理性能。然而纳米纤维素相比于纳米芳纶强度较低，从强度增强角度来看，纳米纤维素的填充会使得纳米芳纶膜强度下降。而且普通纳米纤维素自身缺少较强的电荷斥力，在DMSO中容易发生聚集，难以在纳米芳纶中获得良好的分散。
发明内容
为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法。
本发明提供了一种高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将对位芳纶短切纤维分散于二甲基亚砜(DMSO)中，并加入KOH，搅拌一段时间后获得纳米芳纶分散体；
(2)通过TEMPO氧化法制备纳米纤维素；
(3)按照纳米纤维素在最终复合膜中占比，取步骤(2)制得的纳米纤维素分散于二甲基亚砜中，随后将其与步骤(1)制得的纳米芳纶分散体混合；然后往混合溶液中加入去离子水使纳米芳纶质子化，并通过高速剪切处理，分散纳米芳纶絮聚体，获得混合溶液；
(4)将步骤(3)获得的混合溶液超声处理，然后通过真空抽滤获得纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶；往滤器中加入稀盐酸溶液，抽滤洗涤复合水凝胶，以去除其中残余的DMSO和KOH，同时使纳米纤维素表面羧基从羧酸钠转化为羧酸形式；
(5)将纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶通过热压，最终获得纳米纤维素-纳米芳纶复合膜。
优选的，步骤(1)所述的纳米芳纶分散体浓度为2mg/L，搅拌时间为7天。
优选的，步骤(1)中，对位芳纶短切纤维为1质量份，二甲基亚砜为500体积份，KOH为1.5质量份。
优选的，步骤(2)的具体步骤如下：将10g漂白针叶木浆分散于1000mL水中，加入160mg 2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物、1g溴化钠，搅拌分散均匀；然后加入次氯酸钠溶液进行TEMPO氧化反应，并保持悬浮液pH维持在10-10.5；反应结束后，将悬浮液通过离心过滤洗涤，直到滤液pH达到中性；将处理好的悬浮液通过微射流均质机细纤化处理，最终获得TEMPO氧化的纳米纤维素。
进一步优选的，所述的微射流均质机细纤化处理中，均质孔径为87-400μm，均质压力为69-172MPa，均质悬浮液浓度为0.2-1.5％，均质次数为2-10次。
进一步优选的，上述微射流均质机细纤化处理中，最佳均质孔径为200μm，均质压力为138MPa，均质悬浮液浓度为0.8％，均质次数为8次。
优选的，步骤(2)所述的TEMPO氧化的纳米纤维素，其最终羧基含量为0.8-1.5mmol/g。
优选的，步骤(3)所述的纳米纤维素在最终复合膜中所占质量比为0.1-50wt％。
优选的，步骤(3)所述的使纳米芳纶质子化的去离子水添加量为纳米芳纶分散体添加量的50-300％。
优选的，步骤(3)所述的高速剪切过程中，使用高速破壁机在40000r/min的转速下剪切处理5min，在破碎分散纳米芳纶絮聚体的同时，使纳米纤维素和纳米芳纶充分混合。
优选的，步骤(4)所述的溶液超声处理过程中，使用的超声设备为超声波细胞破碎仪，用于进一步破碎分散纳米芳纶质子化后形成的絮聚体，超声功率为800W，超声时间为1-20min。
优选的，步骤(4)所述的洗涤复合水凝胶所用的稀盐酸溶液pH为3-6，用量为25-200mL。
优选的，步骤(5)所述的热压温度为60-120℃，时间为12-36h。
优选的，步骤(5)所述的纳米纤维素-纳米芳纶复合膜定量为10-120g/m2。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明使用拥有较高的羧基的TEMPO纳米纤维素作为增强材料用于增强纳米芳纶膜。在中性条件下，部分羧基以羧酸钠的形式存在，存在较强的电荷斥力，可以避免纳米纤维素在DMSO中发生聚集，从而在纳米芳纶基体中实现良好的分散。羧基是极性最强的基团，其所形成的氢键也更强更稳定。在抽滤完成之后，用弱酸性溶液过滤，这些羧基全部转化为羧酸形式存在，可以和纳米芳纶表面的酰胺基形成极强的氢键结合，以此来达到提高纳米芳纶自身纤维间结合力的目的。
(2)本发明挑选了羧基取代度较高(通过控制TEMPO氧化的次氯酸钠添加量可控制羧基取代度)的TEMPO氧化纳米纤维素，使得纳米纤维素-纳米芳纶纤维网络体系在承受应力时拥有很强的重构能力。TEMPO氧化纳米纤维素其表面转化为羧酸形式的羧基相比于酰胺基也更容易形成氢键，这使得纳米芳纶膜内部的氢键结合在外部应力作用下被破坏之后，这些羧基可以及时和酰胺基重新形成氢键，从而延迟了材料的断裂，增加了材料的应变。这个氢键的破坏和重形成过程吸收了大量能量，最终使得材料的韧性大大提高。并且，纤维网络在破坏、重构的过程中，纤维逐渐向应力方向排序，材料内部瑕疵逐渐减少，纤维网络应力传递效率逐渐提高，使得材料在拉伸和变形过程中，拉伸应力逐渐提高。
(3)本发明使用TEMPO氧化纳米纤维素和普通机械法制备的纳米纤维素相比，其尺寸更小，长径比较低。正是由于其远小于纳米芳纶的尺寸和长径比，其可以通过体积填充效应填充纳米芳纶薄膜内部的缝隙，减少缺陷。一方面可以提高内部纤维应力的传递效率，从而提高薄膜强度。另一方面，由于缝隙的减少，原本缝隙中的空气被替换为和纳米芳纶光折射率差别更小的纤维素，这使得薄膜最终的透明度获得明显提升。
(4)本发明以纳米芳纶为基体，以TEMPO氧化的纳米纤维素为增强相，构建高强度纳米复合薄膜，其本身除了具有优越的物理性能以外，相比于其他薄膜，还具有很多纳米芳纶自身特有的优异性能。本身拥有极强的紫外吸收能力，对于大于500nm波长的可见光有拥有很高的透过率；拥有很高的热稳定性，在500℃以下不会发生降解；拥有很好的柔性，可弯曲，可折叠。
附图说明
图1为纳米纤维素-纳米芳纶复合膜制备流程图
图2为纳米纤维素-纳米芳纶复合膜拉伸应力应变曲线
图3为纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的透光率
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例中使用的对位芳纶短切纤维为美国杜邦公司的Kevlar 49，漂白针叶木浆和其他药品均可从市场中直接购买。
实施例1
本实施例中的纯纳米芳纶薄膜的制备方法，具体制备步骤如下：
(1)1g对位芳纶短切纤维分散于500mL DMSO中，加入1.5g KOH，连续搅拌7天，获得浓度为2mg/L的纳米芳纶分散体。
(2)将100mL DMSO加入132.47mL纳米芳纶分散体中。随后加入132.47mL去离子水使纳米芳纶质子化，然后将溶液在40000r/min的转速下剪切处理5min。
(3)将溶液在800W功率下超声处理5min，然后通过真空抽滤获得纳米芳纶水凝胶。往滤器中加入100mL去离子水，抽滤洗涤纳米芳纶水凝胶，去除其中残余的DMSO和KOH。
(4)将纳米芳纶水凝胶在80℃下热压24小时，最终获得纳米芳纶膜，其定量为60g/m2。
实施例2
本实施例中的高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法，具体制备步骤如下：
(1)1g对位芳纶短切纤维分散于500mL DMSO中，加入1.5g KOH，连续搅拌7天，获得浓度为2mg/L的纳米芳纶分散体。
(2)将10g绝干漂白针叶木浆分散于去1L离子水中，加入160mg 2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物、1g溴化钠，搅拌分散均匀。然后加入75mmol次氯酸钠溶液进行TEMPO氧化反应，并保持悬浮液pH稳定在10-10.5。反应结束后，将悬浮液通过离心过滤洗涤，直到滤液pH达到中性。将处理好的悬浮液在0.8wt％浓度下使用微射流均质机细纤化，使用200μm孔径，在138MPa压力下均质8次，最终获得TEMPO氧化纳米纤维素。
(3)称取0.66mg绝干的TEMPO氧化纳米纤维素，将其分散于100mL DMSO中，随后量取132.14mL的纳米芳纶分散体，和纳米纤维素混合。随后加入132.14mL去离子水使纳米芳纶质子化，然后将溶液在40000r/min的转速下剪切处理5min。
(4)将剪切处理后的溶液在800W功率下超声处理5min，然后通过真空抽滤获得纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶。往滤器中加入100mL pH为4的稀盐酸溶液，抽滤洗涤复合水凝胶，去除其中残余的DMSO和KOH，并将羧基从羧酸钠转化为羧酸形式。
(5)将纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶在80℃下热压24小时，最终获得纳米纤维素-纳米芳纶复合膜，其定量为60g/m2。
实施例3
本实施例中的高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法，具体制备步骤如下：
(1)1g对位芳纶短切纤维分散于500mL DMSO中，加入1.5g KOH，连续搅拌7天，获得浓度为2mg/L的纳米芳纶分散体。
(2)将10g绝干漂白针叶木浆分散于1L去离子水中，加入160mg 2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物、1g溴化钠，搅拌分散均匀。然后加入75mmol次氯酸钠溶液进行TEMPO氧化反应，并保持悬浮液pH稳定在10-10.5。反应结束后，将悬浮液通过离心过滤洗涤，直到滤液pH达到中性。将处理好的悬浮液在0.8wt％浓度下使用微射流均质机细纤化，使用200μm孔径，在138MPa压力下均质8次，最终获得TEMPO氧化纳米纤维素。
(3)称取1.32mg绝干的TEMPO氧化纳米纤维素，将其分散于100mL DMSO中，随后量取131.81mL的纳米芳纶分散体，和纳米纤维素混合。随后加入131.81mL去离子水使纳米芳纶质子化，然后将溶液在40000r/min的转速下剪切处理5min。
(4)将剪切处理后的溶液在800W功率下超声处理5min，然后通过真空抽滤获得纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶。往滤器中加入100mL pH为4的稀盐酸溶液，抽滤洗涤复合水凝胶，去除其中残余的DMSO和KOH，并将羧基从羧酸钠转化为羧酸形式。
(5)将纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶在80℃下热压24小时，最终获得纳米纤维素-纳米芳纶复合膜，其定量为60g/m2。
实施例4
(1)1g对位芳纶短切纤维分散于500mL DMSO中，加入1.5g KOH，连续搅拌7天，获得浓度为2mg/L的纳米芳纶分散体。
(2)将10g绝干漂白针叶木浆分散于1L去离子水中，加入160mg 2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物、1g溴化钠，搅拌分散均匀。然后加入75mmol次氯酸钠溶液进行TEMPO氧化反应，并保持悬浮液pH稳定在10-10.5。反应结束后，将悬浮液通过离心过滤洗涤，直到滤液pH达到中性。将处理好的悬浮液在0.8wt％浓度下使用微射流均质机细纤化，使用200μm孔径，在138MPa压力下均质8次，最终获得TEMPO氧化纳米纤维素。
(3)称取5.30mg绝干的TEMPO氧化纳米纤维素，将其分散于100mL DMSO中，随后量取129.82mL的纳米芳纶分散体，和纳米纤维素混合。随后加入129.82mL去离子水使纳米芳纶质子化，然后将溶液在40000r/min的转速下剪切处理5min。
(4)将剪切处理后的溶液在800W功率下超声处理5min，然后通过真空抽滤获得纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶。往滤器中加入100mL pH为4的稀盐酸溶液，抽滤洗涤复合水凝胶，去除其中残余的DMSO和KOH，并将羧基从羧酸钠转化为羧酸形式。
(5)将纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶在80℃下热压24小时，最终获得纳米纤维素-纳米芳纶复合膜，其定量为60g/m2。
实施例5
(1)1g对位芳纶短切纤维分散于500mL DMSO中，加入1.5g KOH，连续搅拌7天，获得浓度为2mg/L的纳米芳纶分散体。
(2)将10g绝干漂白针叶木浆分散于1L去离子水中，加入160mg 2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物、1g溴化钠，搅拌分散均匀。然后加入75mmol次氯酸钠溶液进行TEMPO氧化反应，并保持悬浮液pH稳定在10-10.5。反应结束后，将悬浮液通过离心过滤洗涤，直到滤液pH达到中性。将处理好的悬浮液在0.8wt％浓度下使用微射流均质机细纤化，使用200μm孔径，在138MPa压力下均质8次，最终获得TEMPO氧化纳米纤维素。
(3)称取10.60mg绝干的TEMPO氧化纳米纤维素，将其分散于100mL DMSO中，随后量取127.17mL的纳米芳纶分散体，和纳米纤维素混合。随后加入127.17mL去离子水使纳米芳纶质子化，然后将溶液在40000r/min的转速下剪切处理5min。
(4)将剪切处理后的溶液在800W功率下超声处理5min，然后通过真空抽滤获得纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶。往滤器中加入100mL pH为4的稀盐酸溶液，抽滤洗涤复合水凝胶，去除其中残余的DMSO和KOH，并将羧基从羧酸钠转化为羧酸形式。
(5)将纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶在80℃下热压24小时，最终获得纳米纤维素-纳米芳纶复合膜，其定量为60g/m2。
实施例6
(1)1g对位芳纶短切纤维分散于500mL DMSO中，加入1.5g KOH，连续搅拌7天，获得浓度为2mg/L的纳米芳纶分散体。
(2)将300g固含为10wt％的漂白针叶木浆使用PFI打浆机打浆50000转，随后将处理好的漂白针叶木浆分散在水中，形成浓度为0.8wt％的纤维悬浮液。使用微射流均质机将纤维悬浮液细纤化，使用200μm孔径，在138MPa压力下均质8次，最终获得机械法纳米纤维素。
(3)称取10.60mg绝干的机械法纳米纤维素，将其分散于100mL DMSO中，随后量取127.17mL的纳米芳纶分散体，和纳米纤维素混合。随后加入127.17mL去离子水使纳米芳纶质子化，然后将溶液在40000r/min的转速下剪切处理5min。
(4)将剪切处理后的溶液在800W功率下超声处理5min，然后通过真空抽滤获得纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶。往滤器中加入100mL去离子水，抽滤洗涤复合水凝胶，去除其中残余的DMSO和KOH。
(5)将纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶在80℃下热压24小时，最终获得纳米纤维素-纳米芳纶复合膜，其定量为60g/m2。
对实施例1-6制得的薄膜进行力学性能检测。其中实施例1为纯纳米芳纶膜，作为空白组，其他实施例2-5制得的TEMPO氧化纳米纤维素-纳米芳纶复合膜，以及实施例6制得的机械法纳米纤维素-纳米芳纶复合膜作为对照组。将薄膜裁成尺寸为5mm×50mm的长条，使用万能力学测试仪测试样品力学性能。每组样品至少重复测定5次，取平均值，测试结果平均值如表1所示。同时通过可见光-紫外分光光度计测定纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的透光率，结果如图3所示。
表1.一种高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的力学测试结果
Figure BDA0003062771370000091
如表1和图2所示，实施例1中的纯纳米芳纶膜最大拉伸力为170.54±10.62MPa，杨氏模量为4.34±0.09GPa，韧性为15.87±1.15MJ/m3。随着TEMPO氧化纳米纤维素添加量增加，薄膜强度逐渐提升，并在2wt％时(实施例4)强度达到最高，最大拉伸力为344.43±14.38MPa，杨氏模量为5.36±0.06GPa，韧性为72.99±4.42MJ/m3。如图3所示，由于TEMPO氧化纳米纤维素较小的尺寸和较低的长径比，同时还得益于其较好的分散性，其添加进纳米芳纶之后，透明度明显提高。相比之下，在纳米芳纶中添加普通机械法纳米纤维素(实施例6)则由于其较差的分散性以及相对较大的尺寸，强度发生下降，透明度略有提高。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将对位芳纶短切纤维分散于二甲基亚砜中，并加入KOH，搅拌一段时间后获得纳米芳纶分散体；
(2)通过TEMPO氧化法制备纳米纤维素；
(3)按照纳米纤维素在最终复合膜中占比，取步骤(2)制得的纳米纤维素分散于二甲基亚砜中，随后将其与步骤(1)制得的纳米芳纶分散体混合；然后往混合溶液中加入去离子水使纳米芳纶质子化，并通过高速剪切处理，分散纳米芳纶絮聚体，获得混合溶液；
(4)将步骤(3)获得的混合溶液超声处理，然后通过真空抽滤获得纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶；往滤器中加入稀盐酸溶液，抽滤洗涤复合水凝胶；
(5)将纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶通过热压，最终获得纳米纤维素-纳米芳纶复合膜。
2.根据权利要求1所述高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的纳米芳纶分散体浓度为2mg/L，搅拌时间为7天。
3.根据权利要求1所述高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(2)的具体步骤如下：将漂白针叶木浆分散于水中，加入2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物、溴化钠，搅拌分散均匀；然后加入次氯酸钠溶液进行TEMPO氧化反应，并保持悬浮液pH维持在10-10.5；反应结束后，将悬浮液通过离心过滤洗涤，直到滤液pH达到中性；将处理好的悬浮液通过微射流均质机细纤化处理，最终获得TEMPO氧化的纳米纤维素。
4.根据权利要求3所述高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法，其特征在于：所述的TEMPO氧化的纳米纤维素，其最终羧基含量为0.8-1.5mmol/g；所述的微射流均质机细纤化处理中，均质孔径为87-400μm，均质压力为69-172MPa，均质悬浮液浓度为0.2-1.5wt％，均质次数为2-10次。
5.根据权利要求1所述高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的纳米纤维素在最终复合膜中所占质量比为0.1-50wt％。
6.根据权利要求1所述高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的使纳米芳纶质子化的去离子水添加量为纳米芳纶分散体添加量的50-300wt％。
7.根据权利要求1所述高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的高速剪切是指使用高速破壁机在40000r/min的转速下剪切处理5min。
8.根据权利要求1所述高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述的超声处理过程中，使用的超声设备为超声波细胞破碎仪，超声功率为800W，超声时间为1-20min。
9.根据权利要求1所述高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述的洗涤纳米纤维素/纳米芳纶复合水凝胶所用的稀盐酸溶液pH为3-6。
10.根据权利要求1所述高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法，其特征在于：步骤(5)所述热压的温度为60-120℃，时间为12-36h；步骤(5)所述的纳米纤维素-纳米芳纶复合膜定量为10-120g/m2。
CN202110517234.3A 2021-05-12 2021-05-12 一种高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法 Active CN113336984B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110517234.3A CN113336984B (zh) 2021-05-12 2021-05-12 一种高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110517234.3A CN113336984B (zh) 2021-05-12 2021-05-12 一种高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113336984A true CN113336984A (zh) 2021-09-03
CN113336984B CN113336984B (zh) 2023-05-23

Family

ID=77468288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110517234.3A Active CN113336984B (zh) 2021-05-12 2021-05-12 一种高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113336984B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114507910A (zh) * 2022-02-22 2022-05-17 西安工程大学 一种纳米芳纶增强再生纤维素纤维材料、制备方法及应用
CN115787346A (zh) * 2022-12-01 2023-03-14 齐鲁工业大学 一种芳纶纤维的高效分散方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101851295A (zh) * 2010-06-30 2010-10-06 东北林业大学 均匀化精细纳米纤维素纤维的制备方法
CN103451988A (zh) * 2013-08-30 2013-12-18 华南理工大学 一种利用TEMPO/NaBr/NaClO氧化体系漂白纸浆的方法
CN107177049A (zh) * 2017-05-23 2017-09-19 佛山市因诺维生物科技有限公司 一种羟丙基瓜尔胶纳米纤维素复合膜及其制备方法
CN108276588A (zh) * 2018-02-11 2018-07-13 陕西科技大学 一种水分散芳纶纳米纤维/纳米纤维素复合体系及紫外屏蔽型透明薄膜的制备方法
CN109385928A (zh) * 2018-11-02 2019-02-26 陕西科技大学 一种纳米纤维素/芳纶纳米纤维膜复合纳米纸及其制备方法
CN110964216A (zh) * 2019-12-24 2020-04-07 陕西科技大学 一种anf增强的hec薄膜复合材料及其制备方法
CN112553946A (zh) * 2020-11-26 2021-03-26 华南理工大学 一种高性能芳纶复合纸基材料及其制备方法与应用
CN112553959A (zh) * 2020-11-03 2021-03-26 华南理工大学 一种芳纶纤维-植物纳米纤维复合芳纶纸及其制备方法与应用
CN112663380A (zh) * 2020-12-11 2021-04-16 华南理工大学 一种高性能电磁屏蔽复合纸基材料及其制备方法与应用

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101851295A (zh) * 2010-06-30 2010-10-06 东北林业大学 均匀化精细纳米纤维素纤维的制备方法
CN103451988A (zh) * 2013-08-30 2013-12-18 华南理工大学 一种利用TEMPO/NaBr/NaClO氧化体系漂白纸浆的方法
CN107177049A (zh) * 2017-05-23 2017-09-19 佛山市因诺维生物科技有限公司 一种羟丙基瓜尔胶纳米纤维素复合膜及其制备方法
CN108276588A (zh) * 2018-02-11 2018-07-13 陕西科技大学 一种水分散芳纶纳米纤维/纳米纤维素复合体系及紫外屏蔽型透明薄膜的制备方法
CN109385928A (zh) * 2018-11-02 2019-02-26 陕西科技大学 一种纳米纤维素/芳纶纳米纤维膜复合纳米纸及其制备方法
CN110964216A (zh) * 2019-12-24 2020-04-07 陕西科技大学 一种anf增强的hec薄膜复合材料及其制备方法
CN112553959A (zh) * 2020-11-03 2021-03-26 华南理工大学 一种芳纶纤维-植物纳米纤维复合芳纶纸及其制备方法与应用
CN112553946A (zh) * 2020-11-26 2021-03-26 华南理工大学 一种高性能芳纶复合纸基材料及其制备方法与应用
CN112663380A (zh) * 2020-12-11 2021-04-16 华南理工大学 一种高性能电磁屏蔽复合纸基材料及其制备方法与应用

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JINGJING LUO等: "A promising transparent and UV-shielding composite film prepared by aramid nanofibers and nanofibrillated cellulose", 《CARBOHYDRATE POLYMERS》 *
LINLIN KONG, ETAL.: "Superior effect of TEMPO-oxidized cellulose nanofibrils (TOCNs) on the performance of cellulose triacetate (CTA) ultra filtration membrane" *
姚理荣等: "芳纶/醋酸纤维素纳米纤维的制备及表征" *
袁永强等: "芳纶/纤维素纳米纤维复合过滤材料的制备及性能" *
鲍晶晶等: "氧化纳米纤维素增强芳纶云母纸基复合材料及其性能研究" *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114507910A (zh) * 2022-02-22 2022-05-17 西安工程大学 一种纳米芳纶增强再生纤维素纤维材料、制备方法及应用
CN115787346A (zh) * 2022-12-01 2023-03-14 齐鲁工业大学 一种芳纶纤维的高效分散方法
CN115787346B (zh) * 2022-12-01 2023-09-22 齐鲁工业大学 一种芳纶纤维的高效分散方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113336984B (zh) 2023-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rasheed et al. Morphological, chemical and thermal analysis of cellulose nanocrystals extracted from bamboo fibre
AU2014353890B2 (en) Nanocellulose
Wang et al. Morphological development of cellulose fibrils of a bleached eucalyptus pulp by mechanical fibrillation
Bettaieb et al. Nanofibrillar cellulose from Posidonia oceanica: Properties and morphological features
Sehaqui et al. BIOREFINERY: Nanofibrillated cellulose for enhancement of strength in high-density paper structures
CN113336984A (zh) 一种高强度纳米纤维素-纳米芳纶复合膜的制备方法
Peng et al. Short cellulose nanofibrils as reinforcement in polyvinyl alcohol fiber
JP6254335B2 (ja) セルロースザンテートナノファイバー
US11414817B2 (en) Aramid paper coated with aramid nanofibers and a method of preparing the same
CN109295546B (zh) 一种仿生多级螺旋超韧纳米复合纤维及其制备方法
CN114016141B (zh) 一种直溶法制备纤维纺丝原液的方法
CN111733624B (zh) 一种高耐压低阻抗铝电解电容器纸及其制备方法
Tozluoglu et al. Examining the efficiency of mechanic/enzymatic pretreatments in micro/nanofibrillated cellulose production
Wang et al. Effects of mechanical fibrillation time by disk grinding on the properties of cellulose nanofibrils
Zhang et al. Preparation of eco-friendly cryogel absorbent/paper mulch composite with cellulose/ZnCl2 gel as adhesive
KR20210127342A (ko) 가정용 블렌더를 활용한 미소섬유상 셀룰로오스 제조방법
Jin et al. Sustainable route to prepare functional lignin-containing cellulose nanofibrils
Lv et al. Tuning the properties of pineapple peel cellulose nanofibrils by TEMPO-mediated oxidation and ball milling
Hamid et al. Dissolution and regeneration of the produced nano bacterial cellulose of food industries wastewaters by a cost-benefit method
WO2018013034A1 (en) Method of producing a carboxyalkylated nfc product, a carboxyalkylated nfc product and use thereof
CN109369961B (zh) 一种多肽增强的纳米纤维素基薄膜材料及其制备方法
Balasubramani et al. Extraction of lignocellulosic fiber and cellulose microfibrils from agro waste-palmyra fruit peduncle: Water retting, chlorine-free chemical treatments, physio-chemical, morphological, and thermal characterization
CN106519308A (zh) 一种羟丙基甲基纤维素交联膜的制备方法
CN113737305B (zh) 一种纤维素纳米纤维及其制备方法及应用
CN116375891A (zh) 竹基微纳米复合纤维素、制备方法及多尺度结构的纤维素薄膜

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230707

Address after: 528200 Room 307-4, Block 8 (B8), Qiandenghu Venture Capital Town, No. 6, Guilan North Road, Guicheng Street, Nanhai District, Foshan, Guangdong

Patentee after: Guangdong Songheng Technology Co.,Ltd.

Address before: 510640 No. five, 381 mountain road, Guangzhou, Guangdong, Tianhe District

Patentee before: SOUTH CHINA University OF TECHNOLOGY