CN114806205A - 一种木质纤维基薄膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种木质纤维基薄膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种木质纤维基薄膜及其制备方法和应用，该薄膜以木质纤维和木质素纳米管为原料制成混合物溶液，然后制基膜并对其进行交联改性，制得，其制备方法为向木质纤维原料中加入二甲基亚砜溶液，搅拌润胀，然后再加入四丁基氢氧化铵溶液，搅拌处理，得混合物溶液；向混合物溶液中加入木质素纳米管，继续搅拌处理后依次脱泡、制膜，得基膜；将基膜放入交联剂溶液中浸泡，然后洗涤、干燥，制得。该木质纤维基薄膜产品具有较好的力学性能，可取代现有的塑料薄膜，以解决现有的生物质薄膜材料存在的力学性能差，应用受限的问题。

Description

一种木质纤维基薄膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于木质纤维薄膜技术领域，具体涉及一种木质纤维基薄膜及其制备方法和应用。
背景技术
随着塑料制品产业的发展，我国已成为塑料制品生产和消费大国，现有的塑料制品多由聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及其他树脂制成，可以制成具有一定柔韧性的薄膜产品，也可以制成具有特定形状的硬化产品。而塑料薄膜产品属于消耗型用品，在日常生活中消耗量巨大，在给人们的生活带来便利的同时，由于塑料薄膜具有难以降解的特性，废弃的塑料薄膜制品也给生态环境带来了极大的危害，针对塑料薄膜所带来的危害，人们正极力寻找一种可降解的替代产品，以减少塑料薄膜对环境的影响。
目前，也有采用生物质原料制备薄膜的相关报道，虽然能够解决塑料薄膜存在的对环境污染的问题，但是，针对具体内容进行分析发现，现有采用生物质原料制备的薄膜材料均存在力学性能差的问题，导致薄膜产品的使用受限。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种木质纤维基薄膜及其制备方法和应用，该木质纤维基薄膜采用纯天然原料制备而成，具有较好降解特性，且该薄膜产品具有较好的力学性能，可取代现有的塑料薄膜，以解决现有的生物质薄膜材料存在的力学性能差，应用受限的问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种木质纤维基薄膜的制备方法，以木质纤维和木质素纳米管为原料制成混合物溶液，然后制基膜并对其进行交联改性，制得。
本发明的有益效果为：制备薄膜使用的原料主要为木质纤维和木质素纳米管，两者均是从植物原料中提取获得，具有可降解性，采用其制备的薄膜也具有较好的降解性，且从植物原料中提取木质纤维和木质素也可以减少植物原料的浪费，提高植物原料的利用率；制备过程中将木质纤维和木质素纳米管共同使用，制得的薄膜具有较好的力学性能和疏水性能，力学性能方面，其抗压强度可达到70MPa，断裂伸长率可达到5.7％，同时，木质素纳米管和木质纤维之间具有一定的氢键作用；疏水性方面，疏水角达到106.5°，可能是木质素纳米管自身具有水不溶性等原因所导致。
进一步地，木质素纳米管占木质纤维质量的1-10％。
本发明的有益效果为：将木质纤维和木质素纳米管以合适的比例进行配合使用，可充分提高薄膜产品的力学性能，使制得的薄膜产品具有较好的拉伸性能和疏水性能，提高使用效果；木质素纳米管的用量过大，薄膜的力学性能反而会降低，分析原因可能是过量的木质素纳米管会使木质纤维凝胶化，产生团聚，冷冻干燥后得到的产物具有较大的孔隙度，且形成体积较大的产物，使得产物无法溶于体系内，不能形成溶液，最终，产物产生类似于泥土渣的效果，便无法提供较好的力学性能。
进一步地，包括以下步骤：
(1)向木质纤维原料中加入润胀剂，搅拌润胀，然后向其中加入促溶剂，搅拌处理，得混合物溶液；
(2)向步骤(1)的混合物溶液中加入木质素纳米管，继续搅拌处理后依次脱泡、制膜，得基膜；
(3)将步骤(2)中基膜放入交联剂溶液中浸泡，然后洗涤、干燥，制得。
本发明的有益效果为：向木质素原料中加入润胀剂，可使得木质素原料充分润胀，然后向其中加入促溶剂，通过其破坏木质纤维中丰富的氢键结构，降低木质纤维的结晶度，进而提高木质纤维的溶解量；再向其中加入木质素纳米管，木质素纳米管与木质纤维之间可通过氢键作用进行连接，同时，木质素纳米管可在基膜内部形成三维网络结构，作为受力点，以增加基膜的力学性能。
进一步地，木质纤维为秸秆原料采用超声波辅助汽爆预处理，然后用水进行洗脱，干燥后制得。
进一步地，木质纤维采用如下方法制备：将秸秆原料放入汽爆机内，升压至1.8-2.2Mpa，然后进行超声处理，超声功率为400-800W，处理时间为10-30min，然后打开减压阀，进行汽爆处理。
本发明的有益效果为：采用蒸汽爆破对秸秆原料进行处理，可避免化学品的使用，减少对环境的污染，并可获得疏松的木质纤维物料；同时，汽爆处理的时间较短，可提高木质纤维的生产效率。
进一步地，步骤(1)中润胀剂和促溶剂的质量比为3-5:1，木质纤维原料占混合物溶液的5wt％-9wt％。
本发明的有益效果为：适量的润胀剂和促溶剂可减弱木质纤维分子之间的氢键作用，进而增加木质纤维的溶解度。
进一步地，步骤(1)润胀剂为二甲基亚砜。
本发明的有益效果为：二甲基亚砜可使得木质纤维充分溶胀，便于后续溶解，提高溶解效率。
进一步地，步骤(1)促溶剂为四丁基氢氧化铵水溶液。
本发明的有益效果为：四丁基氢氧化铵溶液可促进木质纤维溶解，便于木质纤维与木质素纳米管发生交联反应，以便提高木质纤维自身的力学性能，满足薄膜产品对力学性能的要求。
进一步地，木质素纳米管的制备方法如下：将木质素加入水中，然后再加入助溶剂，最后加入电解质，混匀，透析，制得木质素纳米管；其中，电解质为以下阴离子和阳离子形成的物质：
阳离子为H+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+和Ag+中的任意一种；
阴离子为Cl-、Br-、I-、NO3 -、SO4 2-、HSO4 -、PO4 3-、HPO4 2-、HPO3 2-、OH-、CO3 2-和HCO3 -中的任意一种。
本发明的有益效果为：制备过程中，木质素在助溶剂水溶液中的质量浓度为1-20％，木质素为脱碱木质素、木质素磺酸钠等纯木质素试剂，加入助溶剂后使得助溶剂在反应体系中所占的体积浓度为10-90％，助溶剂为醇类、非质子溶剂、质子溶剂、深共熔溶剂或离子液体，醇类为甲醇、乙醇或乙二醇等；非质子溶剂为四氢呋喃或二氧六环；质子溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；深共熔溶剂为氯化胆碱/柠檬酸、氯化胆碱/乙酸；离子液体为[Amim]Cl、[Bmim]Cl、DMSO/TBAH；加入助溶剂能够加快木质素在水中的溶解速度，使得木质素在水中分散均匀；加入电解质后使得电解质在反应体系中的浓度为0.01-1mol/L，透析温度为20-60℃，透析时间为2-4天；加入电解质可促进木质素纳米管的形成，在透析过程中，木质素可自组装形成木质素纳米管。而形成木质素纳米管所使用的电解质为上述阴阳离子形成的物质，该电解质为弱络合能力的电解质，发明人猜测电解质对木质素纳米管的形成可能是因为这些电解质中尤其是阳离子可与木质素络合，可促进木质素纳米管的形成。木质素纳米管制备过程中，尺寸会受电解质、助溶剂和透析因素的影响，可通过调节这些参数，来调控木质素纳米管的直径、长径比。本申请中按照上述方法制备的木质素纳米管为管状结构，其长度为400-550μm，直径为450-550nm。
本申请中使用的管状木质素可在薄膜内部形成三维的网络结构，同时，木质素纳米管还与木质纤维素上的羟基通过氢键的作用进行连接，进而提高基膜的力学性能。而常规的木质素为微米级的不规则块状结构，无法在基膜内部形成网络结构，进而无法达到增强基膜力学性能的目的。
进一步地，步骤(3)中交联剂包括环氧氯丙烷、乙二醇、聚乙二醇、甘油、甲醛和戊二醛中的至少一种，基膜在交联剂中的浸泡时间为24-72h。
本发明的有益效果为：基膜材料在交联剂溶液中可进一步发生交联反应，提高基膜材料的性能。
上述的木质纤维基薄膜在制备棚膜、地膜、保鲜膜、保鲜袋或购物袋中的应用。
本发明所产生的有益效果为：
本发明中利用秸秆原料通过汽爆处理生产木质纤维，以木质纤维为主要原料用于制备薄膜产品，制备过程中向其中加入木质素纳米管。通过木质素纳米管和木质纤维之间相互作用，使得薄膜材产品的力学性能以及疏水性能得以提升，满足薄膜产品的使用需求。以秸秆味原料进行制备，既可以解决现有的秸秆原料存在的资源浪费的问题，又因为秸秆原料为纯天然可降解的原料，使得制备的薄膜产品对环境友好，不会对环境造成污染。
附图说明
图1为实施例7-9和对比例1中的薄膜材料的应力应变曲线图；
图2为实施例7-9和对比例1中的薄膜材料的拉伸性能图；
图3为实施例7-9和对比例1中的薄膜材料的水接触角测试结果统计图；
图4为实施例1中木质素纳米管的SEM图；
图5为实施例2中木质素纳米管的SEM图；
图6为实施例3中木质素纳米管的SEM图；
图7为实施例4中木质素纳米管的SEM图；
图8为实施例5中木质素纳米管的SEM图；
图9为实施例6中木质素纳米管的SEM图；
图10为实施例8中基膜断面的SEM图；
图11为实施例8中基膜断面的SEM图；
图12为对比例1中基膜断面的SEM图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
一种木质素纳米管，其制备方法如下：将脱碱木质素加入水中，然后加入四氢呋喃(THF)，此时木质素在体系中的质量浓度为1％，四氢呋喃的体积浓度为20％，接着加入氯化钠使其浓度为0.05mol/L，木质素与氯化钠充分溶解后于30℃透析48h，制得木质素纳米管。
实施例2
一种木质素纳米管，其制备方法如下：将脱碱木质素加入水中，然后加入四氢呋喃(THF)，此时木质素在体系中的质量浓度为1％，四氢呋喃的体积浓度为20％，接着加入溴化钠使其浓度为0.05mol/L，木质素与溴化钠充分溶解后于30℃透析48h，制得木质素纳米管。
实施例3
一种木质素纳米管，其制备方法如下：将脱碱木质素加入水中，然后加入四氢呋喃(THF)，此时木质素在体系中的质量浓度为1％，四氢呋喃的体积浓度为20％，接着加入硫酸钠使其浓度为0.05mol/L，木质素与硫酸钠充分溶解后于30℃透析48h，制得木质素纳米管。
实施例4
一种木质素纳米管，其制备方法如下：将脱碱木质素加入水中，然后加入四氢呋喃(THF)，此时木质素在体系中的质量浓度为1％，四氢呋喃的体积浓度为20％，接着加入硝酸钠使其浓度为0.05mol/L，木质素与硝酸钠充分溶解后于30℃透析48h，制得木质素纳米管。
实施例5
一种木质素纳米管，其制备方法如下：将脱碱木质素加入水中，然后加入四氢呋喃(THF)，此时木质素在体系中的质量浓度为1％，四氢呋喃的体积浓度为20％，接着加入氯化铜使其浓度为0.05mol/L，木质素与氯化铜充分溶解后于30℃透析48h，制得木质素纳米管。
实施例6
一种木质素纳米管，其制备方法如下：将脱碱木质素加入水中，然后加入四氢呋喃(THF)，此时木质素在体系中的质量浓度为1％，四氢呋喃的体积浓度为50％，接着加入氯化铁使其浓度为0.05mol/L，木质素与氯化铁充分溶解后于30℃透析48h，制得木质素纳米管。
以上实施例1-6中制得的木质素纳米管的微观结构见图4-9，通过图4-9可以得知，木质素纳米管之间相互交叉排列，木质素纳米管的管径在300-800nm之间，木质素纳米管的表面光滑，且在两端存在球形端口形态。
以实施例1中的木质素纳米管为例，用于制备木质纤维基薄膜，具体制备方法见实施例7-16和对比例2：
实施例7
一种木质纤维基薄膜，采用木质纤维和木质素纳米管制备而成，木质素纳米管占木质纤维质量的1％。
上述木质纤维基薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将秸秆原料放入汽爆机内，升压至1.8Mpa，然后进行超声处理，超声功率为800W，处理时间为20min，然后快速打开减压阀，进行汽爆处理，然后利用索氏提取法用纯水进行洗脱处理，干燥后制得组织结构疏松的木质纤维；向木质纤维原料中加入二甲基亚砜，搅拌润胀0.6h，然后向其中加入四丁基氢氧化铵溶液，搅拌处理2h，得混合物溶液，其中，二甲基亚砜：四丁基氢氧化铵水溶液的质量比为4:1，木质纤维原料占混合物溶液的7wt％；
(2)向步骤(1)的混合物溶液中加入木质素纳米管，继续搅拌处理1h后依次脱泡、制膜，得基膜；
(3)将步骤(2)中基膜放入环氧氯丙烷溶液中浸泡72h，期间多次换水，然后用水洗涤、干燥，制得。
实施例8
一种木质纤维基薄膜，采用木质纤维和木质素纳米管制备而成，木质素纳米管占木质纤维质量的3％。
上述木质纤维基薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将秸秆原料放入汽爆机内，升压至1.8Mpa，然后进行超声处理，超声功率为800W，处理时间为20min，然后快速打开减压阀，进行汽爆处理，然后利用索氏提取法用纯水进行洗脱处理，干燥后制得组织结构疏松的木质纤维；向木质纤维原料中加入二甲基亚砜，搅拌润胀0.6h，然后向其中加入四丁基氢氧化铵溶液，搅拌处理2h，得混合物溶液，其中，二甲基亚砜：四丁基氢氧化铵水溶液的质量比为4:1，木质纤维原料占混合物溶液的7wt％；
(2)向步骤(1)的混合物溶液中加入木质素纳米管，继续搅拌处理1h后依次脱泡、制膜，得基膜；
(3)将步骤(2)中基膜放入环氧氯丙烷溶液中浸泡72h，期间多次换水，然后用水洗涤、干燥，制得。
实施例9
一种木质纤维基薄膜，采用木质纤维和木质素纳米管制备而成，木质素纳米管占木质纤维质量的5％。
上述木质纤维基薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将秸秆原料放入汽爆机内，升压至1.8Mpa，然后进行超声处理，超声功率为800W，处理时间为20min，然后快速打开减压阀，进行汽爆处理，然后利用索氏提取法用纯水进行洗脱处理，干燥后制得组织结构疏松的木质纤维；向木质纤维原料中加入二甲基亚砜，搅拌润胀0.6h，然后向其中加入四丁基氢氧化铵溶液，搅拌处理2h，得混合物溶液，其中，二甲基亚砜：四丁基氢氧化铵水溶液的质量比为4:1，木质纤维原料占混合物溶液的7wt％；
(2)向步骤(1)的混合物溶液中加入木质素纳米管，继续搅拌处理1h后依次脱泡、制膜，得基膜；
(3)将步骤(2)中基膜放入环氧氯丙烷溶液中浸泡72h，期间多次换水，然后用水洗涤、干燥，制得。
实施例10
一种木质纤维基薄膜，采用木质纤维和木质素纳米管制备而成，木质素纳米管占木质纤维质量的5％。
上述木质纤维基薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将秸秆原料放入汽爆机内，升压至1.8Mpa，然后进行超声处理，超声功率为800W，处理时间为20min，然后快速打开减压阀，进行汽爆处理，然后利用索氏提取法用纯水进行洗脱处理，干燥后制得组织结构疏松的木质纤维；向木质纤维原料中加入二甲基亚砜，搅拌润胀0.6h，然后向其中加入四丁基氢氧化铵溶液，搅拌处理2h，得混合物溶液，其中，二甲基亚砜：四丁基氢氧化铵水溶液的质量比为5:1，木质纤维原料占混合物溶液的9wt％；
(2)向步骤(1)的混合物溶液中加入木质素纳米管，继续搅拌处理1h后依次脱泡、制膜，得基膜；
(3)将步骤(2)中基膜放入聚乙二醇溶液中浸泡72h，期间多次换水，然后用水洗涤、干燥，制得。
实施例11
一种木质纤维基薄膜，采用木质纤维和木质素纳米管制备而成，木质素纳米管占木质纤维质量的5％。
上述木质纤维基薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将秸秆原料放入汽爆机内，升压至1.8Mpa，然后进行超声处理，超声功率为800W，处理时间为20min，然后快速打开减压阀，进行汽爆处理，然后利用索氏提取法用纯水进行洗脱处理，干燥后制得组织结构疏松的木质纤维；向木质纤维原料中加入二甲基亚砜，搅拌润胀0.6h，然后向其中加入四丁基氢氧化铵溶液，搅拌处理2h，得混合物溶液，其中，二甲基亚砜：四丁基氢氧化铵水溶液的质量比为3:1，木质纤维原料占混合物溶液的6wt％；
(2)向步骤(1)的混合物溶液中加入木质素纳米管，继续搅拌处理1h后依次脱泡、制膜，得基膜；
(3)将步骤(2)中基膜放入戊二醛溶液中浸泡72h，期间多次换水，然后用水洗涤、干燥，制得。
实施例12
一种木质纤维基薄膜，采用木质纤维和木质素纳米管制备而成，木质素纳米管占木质纤维质量的5％。
上述木质纤维基薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将秸秆原料放入汽爆机内，升压至1.8Mpa，然后进行超声处理，超声功率为800W，处理时间为20min，然后快速打开减压阀，进行汽爆处理，然后利用索氏提取法用纯水进行洗脱处理，干燥后制得组织结构疏松的木质纤维；向木质纤维原料中加入二甲基亚砜，搅拌润胀0.6h，然后向其中加入四丁基氢氧化铵溶液，搅拌处理2h，得混合物溶液，其中，二甲基亚砜：四丁基氢氧化铵水溶液的质量比为5:1，木质纤维原料占混合物溶液的6wt％；
(2)向步骤(1)的混合物溶液中加入木质素纳米管，继续搅拌处理1h后依次脱泡、制膜，得基膜；
(3)将步骤(2)中基膜放入乙二醇溶液中浸泡72h，期间多次换水，然后用水洗涤、干燥，制得。
实施例13
一种木质纤维基薄膜，采用木质纤维和木质素纳米管制备而成，木质素纳米管占木质纤维质量的5％。
上述木质纤维基薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将秸秆原料放入汽爆机内，升压至1.8Mpa，然后进行超声处理，超声功率为800W，处理时间为20min，然后快速打开减压阀，进行汽爆处理，然后利用索氏提取法用纯水进行洗脱处理，干燥后制得组织结构疏松的木质纤维；向木质纤维原料中加入二甲基亚砜，搅拌润胀0.6h，然后向其中加入四丁基氢氧化铵溶液，搅拌处理2h，得混合物溶液，其中，二甲基亚砜：四丁基氢氧化铵水溶液的质量比为3:1，木质纤维原料占混合物溶液的7wt％；
(2)向步骤(1)的混合物溶液中加入木质素纳米管，继续搅拌处理1h后依次脱泡、制膜，得基膜；
(3)将步骤(2)中基膜放入环氧氯丙烷溶液中浸泡72h，期间多次换水，然后用水洗涤、干燥，制得。
实施例14
一种木质纤维基薄膜，采用木质纤维和木质素纳米管制备而成，木质素纳米管占木质纤维质量的5％。
上述木质纤维基薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将秸秆原料放入汽爆机内，升压至1.8Mpa，然后进行超声处理，超声功率为800W，处理时间为20min，然后快速打开减压阀，进行汽爆处理，然后利用索氏提取法用纯水进行洗脱处理，干燥后制得组织结构疏松的木质纤维；向木质纤维原料中加入二甲基亚砜，搅拌润胀0.6h，然后向其中加入四丁基氢氧化铵溶液，搅拌处理2h，得混合物溶液，其中，二甲基亚砜：四丁基氢氧化铵水溶液的质量比为4:1，木质纤维原料占混合物溶液的7wt％；
(2)向步骤(1)的混合物溶液中加入木质素纳米管，继续搅拌处理1h后依次脱泡、制膜，得基膜；
(3)将步骤(2)中基膜放入环氧氯丙烷溶液中浸泡72h，期间多次换水，然后用水洗涤、干燥，制得。
实施例15
一种木质纤维基薄膜，采用木质纤维和木质素纳米管制备而成，木质素纳米管占木质纤维质量的5％。
上述木质纤维基薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将秸秆原料放入汽爆机内，升压至1.8Mpa，然后进行超声处理，超声功率为800W，处理时间为20min，然后快速打开减压阀，进行汽爆处理，然后利用索氏提取法用纯水进行洗脱处理，干燥后制得组织结构疏松的木质纤维；向木质纤维原料中加入二甲基亚砜，搅拌润胀0.6h，然后向其中加入四丁基氢氧化铵溶液，搅拌处理2h，得混合物溶液，其中，二甲基亚砜：四丁基氢氧化铵水溶液的质量比为5:1，木质纤维原料占混合物溶液的5wt％；
(2)向步骤(1)的混合物溶液中加入木质素纳米管，继续搅拌处理1h后依次脱泡、制膜，得基膜；
(3)将步骤(2)中基膜放入环氧氯丙烷溶液中浸泡72h，期间多次换水，然后用水洗涤、干燥，制得。
实施例16
一种木质纤维基薄膜，采用木质纤维和木质素纳米管制备而成，木质素纳米管占木质纤维质量的5％。
上述木质纤维基薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将秸秆原料放入汽爆机内，升压至1.8Mpa，然后进行超声处理，超声功率为800W，处理时间为20min，然后快速打开减压阀，进行汽爆处理，然后利用索氏提取法用纯水进行洗脱处理，干燥后制得组织结构疏松的木质纤维；向木质纤维原料中加入二甲基亚砜，搅拌润胀0.6h，然后向其中加入四丁基氢氧化铵溶液，搅拌处理2h，得混合物溶液，其中，二甲基亚砜：四丁基氢氧化铵水溶液的质量比为4:1，木质纤维原料占混合物溶液的8wt％；
(2)向步骤(1)的混合物溶液中加入木质素纳米管，继续搅拌处理1h后依次脱泡、制膜，得基膜；
(3)将步骤(2)中基膜放入环氧氯丙烷溶液中浸泡72h，期间多次换水，然后用水洗涤、干燥，制得。
对比例1
一种木质纤维基薄膜，其制备方法包括以下步骤：
(1)将秸秆原料放入汽爆机内，升压至1.8Mpa，然后进行超声处理，超声功率为800W，处理时间为20min，然后快速打开减压阀，进行汽爆处理，然后利用索氏提取法用纯水进行洗脱处理，干燥后制得组织结构疏松的木质纤维；向木质纤维原料中加入二甲基亚砜，搅拌润胀0.6h，然后向其中加入四丁基氢氧化铵溶液，搅拌处理2h，得混合物溶液，其中，二甲基亚砜：四丁基氢氧化铵水溶液的质量比为4:1，木质纤维原料占混合物溶液的8wt％；
(2)将步骤(1)的混合物溶液依次脱泡、制膜，得基膜；
(3)将步骤(2)中基膜放入环氧氯丙烷溶液中浸泡72h，期间多次换水，然后用水洗涤、干燥，制得。
对比例2
一种木质纤维基薄膜，采用木质纤维和木质素纳米管制备而成，木质素纳米管占木质纤维质量的15％。
上述木质纤维基薄膜的制备方法包括以下步骤：
(1)将秸秆原料放入汽爆机内，升压至1.8Mpa，然后进行超声处理，超声功率为800W，处理时间为20min，然后快速打开减压阀，进行汽爆处理，然后利用索氏提取法用纯水进行洗脱处理，干燥后制得组织结构疏松的木质纤维；向木质纤维原料中加入二甲基亚砜，搅拌润胀0.6h，然后向其中加入四丁基氢氧化铵溶液，搅拌处理2h，得混合物溶液，其中，二甲基亚砜：四丁基氢氧化铵水溶液的质量比为4:1，木质纤维原料占混合物溶液的7wt％；
(2)向步骤(1)的混合物溶液中加入木质素纳米管，继续搅拌处理1h后依次脱泡、制膜，得基膜；
(3)将步骤(2)中基膜放入环氧氯丙烷溶液中浸泡72h，期间多次换水，然后用水洗涤、干燥，制得。
该制备过程中，由于加入了过量的木质素纳米管，木质素纳米管在体系中团聚结块，使得体系无法形成溶液，进而导致无法成膜，薄膜的制备失败。
试验例
上述实施例7-16中制得的木质纤维基薄膜均具有较好的力学性能和疏水性能，现以实施例7-9中的薄膜和对比例1中薄膜为例，对上述薄膜的力学性能和疏水性能进行测试，具体测试方法如下：
薄膜力学性能测试方法：使用万能试验机对样品膜进行拉伸测试，将干燥后薄膜裁切成65×5mm2的拉伸样条，标距设定为35mm，拉伸速度为2mm/min，测试温度为(25±1)℃。
疏水性能测试：使用接触角测试仪进行接触角测试，使用蒸馏水作为探针液，测试三次去平均值。具体测试结果见图1-3。
图1中为薄膜的应力应变曲线，图2为拉伸性能结果。通过图1-2得知，实施例1-3中的薄膜的抗拉强度均高于对比例1中的抗拉强度，尤其是实施例3中的薄膜的抗拉强度最大，达到70MPa；实施例7-9中薄膜的伸长率也明显高于对比例1中薄膜的断裂伸长率，尤其是实施例8中薄膜的断裂伸长率，达到5.7％，由此可知，本申请中的制得的薄膜材料具有优异的力学性能。
图3为薄膜水接触角的测试结果统计图，通过图3得知，实施例7-9中薄膜的疏水角大于对比例1中薄膜的疏水角，对比例1、实施例7、实施例8和实施例9中薄膜的疏水角分别为63.4°、85.6°、101.6°、106.5°。证明本申请中制得的薄膜的疏水性能更优异，具有一定的耐水性，可以满足实际应用要求。
图10-11为实施例8中基膜断面的SEM图，可以看出，引入木质素纳米管后的基膜断面为有明显不规则孔洞，其余位置呈现较为饱满的凹凸不平形貌。可能是引入的纳米木质素在秸秆基膜成膜时，部分纳米木质素由于氢键作用，成为木制纤维之间的“黏结剂”，使膜中结构更加饱满。
图12为对比例1中基膜断面的SEM图，可以看出，截面表现出较明显片层状结构，且层状结构有明显伸出和凹陷。

Claims (10)

1.一种木质纤维基薄膜的制备方法，其特征在于，以木质纤维和木质素纳米管为原料制成混合物溶液，然后制基膜并对其进行交联改性，制得。
2.如权利要求1所述的木质纤维基薄膜的制备方法，其特征在于，所述木质素纳米管占木质纤维质量的1-10％。
3.权利要求1或2所述的木质纤维基薄膜的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)向木质纤维原料中加入润胀剂，搅拌润胀，然后向其中加入促溶剂，搅拌处理，得混合物溶液；
(2)向步骤(1)的混合物溶液中加入木质素纳米管，搅拌后制膜，得基膜；
(3)将步骤(2)中基膜放入交联剂溶液中浸泡，然后洗涤、干燥，制得。
4.如权利要求3所述的木质纤维基薄膜，其特征在于，所述木质纤维为秸秆原料采用超声波辅助汽爆预处理，然后用水进行洗脱，干燥后制得。
5.如权利要求3所述的木质纤维基薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中润胀剂和促溶剂的质量比为3-5:1，木质纤维原料占混合物溶液的5wt％-9wt％。
6.如权利要求3所述的木质纤维基薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)润胀剂为二甲基亚砜，促溶剂为四丁基氢氧化铵水溶液。
7.如权利要求3所述的木质纤维基薄膜的制备方法，其特征在于，所述木质素纳米管的制备方法如下：将木质素加入水中，然后再加入助溶剂，最后加入电解质，混匀，透析，制得木质素纳米管；其中，电解质为以下阴离子和阳离子形成的物质：
阳离子为H+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe2+、Fe3+、Zn2+和Ag+中的任意一种；
阴离子为Cl-、Br-、I-、NO3 -、SO4 2-、HSO4 -、PO4 3-、HPO4 2-、HPO3 2-、OH-、CO3 2-和HCO3 -中的任意一种。
8.如权利要求3所述的木质纤维基薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中交联剂包括环氧氯丙烷、乙二醇、聚乙二醇、甘油、甲醛和戊二醛中的至少一种，基膜在交联剂中的浸泡时间为24-72h。
9.一种木质纤维基薄膜，其特征在于，采用权利要求1-8中任一项所述的方法制得。
10.权利要求1-4中任一项所述的木质纤维基薄膜在制备棚膜、地膜、保鲜膜、保鲜袋或购物袋中的应用。
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