CN115093587B - 一种文冠果纳米木质素基复合膜及其制备方法 - Google Patents
一种文冠果纳米木质素基复合膜及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115093587B CN115093587B CN202210653374.8A CN202210653374A CN115093587B CN 115093587 B CN115093587 B CN 115093587B CN 202210653374 A CN202210653374 A CN 202210653374A CN 115093587 B CN115093587 B CN 115093587B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shinyleaf yellowhorn
- lignin
- chitin
- polyvinyl alcohol
- preparation
- 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.)
- Active
Links
- 244000248162 Xanthoceras sorbifolium Species 0.000 title claims abstract description 103
- 235000009240 Xanthoceras sorbifolium Nutrition 0.000 title claims abstract description 102
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 title claims abstract description 87
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 73
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 claims abstract description 70
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims abstract description 48
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 43
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 39
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 36
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 29
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 19
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 15
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 15
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 15
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 15
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 11
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 claims description 8
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 8
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 8
- VVLAIYIMMFWRFW-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxyethylazanium;acetate Chemical compound CC(O)=O.NCCO VVLAIYIMMFWRFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 claims description 7
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 7
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 claims description 7
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 claims description 7
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 6
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 abstract description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 4
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 48
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 7
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 7
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 6
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 5
- 241001013934 Erigeron breviscapus Species 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 229930013686 lignan Natural products 0.000 description 3
- 150000005692 lignans Chemical class 0.000 description 3
- 235000009408 lignans Nutrition 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 2
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003020 moisturizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 244000147058 Derris elliptica Species 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 241000237852 Mollusca Species 0.000 description 1
- 241000382353 Pupa Species 0.000 description 1
- 241000580938 Sapindus Species 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 description 1
- MBLBDJOUHNCFQT-LXGUWJNJSA-N aldehydo-N-acetyl-D-glucosamine Chemical compound CC(=O)N[C@@H](C=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO MBLBDJOUHNCFQT-LXGUWJNJSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 description 1
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
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
- C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08H6/00—Macromolecular compounds derived from lignin, e.g. tannins, humic 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
- C08J2305/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2301/00 or C08J2303/00
- C08J2305/08—Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof
-
- 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
- C08J2329/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Derivatives of such polymer
- C08J2329/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
- C08J2329/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic 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
- C08J2397/00—Characterised by the use of lignin-containing materials
-
- 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
- C08J2405/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2401/00 or C08J2403/00
- C08J2405/08—Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof
-
- 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
- C08J2429/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Derivatives of such polymer
- C08J2429/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
- C08J2429/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic 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
- C08J2497/00—Characterised by the use of lignin-containing materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
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)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
本申请的实施例公开了一种文冠果纳米木质素基复合膜及其制备方法。所述制备方法包括:对文冠果生物质进行生物质精炼处理,分离得到文冠果木质素纳米颗粒;将所述文冠果木质素纳米颗粒与甲壳素纳米纤维和聚乙烯醇混合制得所述复合膜。本发明提供的文冠果纳米木质素基复合膜的制备方法使用文冠果木质素纳米颗粒作为增强剂增强了甲壳素‑聚乙烯醇膜的机械强度,所得复合膜具有力学强度高、保湿性强等优点,实现对农业废弃文冠果枝叶资源的高附加值利用。
Description
技术领域
本申请涉及纳米材料领域,具体涉及一种文冠果纳米木质素基复合膜及其制备方法。
背景技术
文冠果为无患子科文冠果属落叶灌木或小乔木,是我国特产的油料树种和园林绿化树种,其适应性强,能耐干旱、严寒、瘠薄和轻度盐碱,在多石的山地、黄土丘陵、沟壑、撩荒地以及沙荒地等处均能生长发育。随着文冠果的大面积栽培,整形修剪和更新采伐过程中会产生大量的枝条和树干,其枝叶中富含木质素、纤维素和半纤维素,然而这些枝条少量被用来饲养牲畜或制成肥料,大部分被焚烧或掩埋,使得资源没有得到高效的利用。
有鉴于此,特提出本申请。
发明内容
本申请的一个优选的实施方案的目的是提供一种文冠果纳米木质素基复合膜的制备方法。
本申请的目的不限于上述目的,上述未提及的本申请的其他目的和优点可以从以下描述中进行理解,并通过本申请的实施方式更清晰地进行理解。此外,容易理解的是,可以通过权利要求中披露的特征及其组合来实现本申请的目的和优点。
作为本申请的一个方面,本申请提供一种文冠果纳米木质素基复合膜的制备方法,包括:
对文冠果生物质进行生物质精炼处理,分离得到文冠果木质素纳米颗粒;
将所述文冠果木质素纳米颗粒与甲壳素纳米纤维和聚乙烯醇混合制得所述复合膜。
在其中的一个实施例中,所述方法包括如下步骤:
1)采用酸沉淀法从文冠果枝叶中提取得到文冠果木质素纳米颗粒,将所述文冠果木质素纳米颗粒溶于去离子水中,得到文冠果木质素纳米颗粒悬浮液;
2)将所述甲壳素纳米纤维溶于去离子水中,得到甲壳素纳米纤维悬浮液;
3)将聚乙烯醇溶于去离子水中,得到聚乙烯醇溶液;
4)将文冠果木质素纳米颗粒悬浮液、甲壳素纳米纤维悬浮液和聚乙烯醇溶液混合形成复合成膜液,将所述复合成膜液脱气处理后倒入模具,脱模后得到所述复合膜。
在其中的一个实施例中,所述复合膜中所述文冠果木质素纳米颗粒、甲壳素纳米纤维和聚乙烯醇的绝干质量之比为1:1:1。
在其中的一个实施例中,所述文冠果木质素纳米颗粒悬浮液的质量浓度为0.05~1%。
在其中的一个实施例中,所述甲壳素纳米纤维悬浮液的质量浓度为0.1~0.5%。
在其中的一个实施例中,所述聚乙烯醇溶液的质量浓度为1~6%。
在其中的一个实施例中,步骤1)中,采用酸沉淀法从文冠果枝叶中提取得到文冠果木质素纳米颗粒,具体包括:
将文冠果枝叶经干燥、粉碎、过40~60目后,与甲苯和乙醇按体积比1:1混合形成的提取液混合,在室温下抽提2~8h,收集沉淀并去除提取液后在105℃下烘干,得到第一反应料;
将所述第一反应料与醋酸乙醇胺离子液体按固液比1∶10混合,在140℃下反应5h,得到第二反应料;
将所述第二反应料进行旋转蒸发处理后,用盐酸调节pH值至2,离心并收集上清,将所述上清进行透析处理直至pH值为中性后,过滤并用去离子水多次洗涤,将所得滤饼冷冻干燥,即得到所述文冠果木质素纳米颗粒。
在其中的一个实施例中,步骤2)中,所述甲壳素纳米纤维的制备具体包括:
将甲壳素原料置于盐酸溶液中处理12h,过滤并用去离子水洗涤至滤出液为中性;
将处理后的甲壳素原料置于碱溶液中处理12h,过滤并用去离子水洗涤至滤出液为中性;
重复上述酸、碱处理至少三次后,将处理后的甲壳素原料置于50%乙醇溶液处理12h,过滤并用去离子水多次洗涤,获得纯化后的甲壳素;
将所述纯化后的甲壳素进行研磨处理即得所述甲壳素纳米纤维。
在本申请的另一个方面,本申请的实施例还提供了上述方法所制备的文冠果纳米木质素基复合膜。
在本申请的再一个方面,本申请的实施例还提供了文冠果木质素纳米颗粒在制备膜材料中的用途。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
本发明提供的文冠果纳米木质素基复合膜的制备方法使用文冠果木质素纳米颗粒作为增强剂增强了甲壳素-聚乙烯醇膜的机械强度,所得复合膜具有力学强度高、保湿性强等优点,实现对农业废弃文冠果枝叶资源的高附加值利用。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
实施例中未注明具体技术或条件的,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
作为本申请的一个方面,本申请提供一种文冠果纳米木质素基复合膜的制备方法,包括:
对文冠果生物质进行生物质精炼处理,分离得到文冠果木质素纳米颗粒;
将所述文冠果木质素纳米颗粒与甲壳素纳米纤维和聚乙烯醇混合制得所述复合膜。
本发明以聚乙烯醇和甲壳素纳米纤维为主要成膜基材,按照特定的比例加入文冠果木质素纳米颗粒可有效提高膜的机械性能与保湿性能,其中文冠果木质素纳米颗粒具有很强的亲水性和极性,且含酚羟基、醇羟基、甲氧基、羰基、醛基、烯键等基团,可进行多种化学反应,通过与甲壳素纳米纤维和聚乙烯醇两者之间较强的分子间氢键作用,形成具有优良力学性能和保湿性的复合膜。
其中甲壳素纳米纤维具有比较高的长径比,并且具有良好的分散性,通过与文冠果木质素纳米颗粒和聚乙烯醇共混,其能够相互交织成网状缠结结构,且其构建的网状结构可以明显地起到分散文冠果木质素纳米颗粒和聚乙烯醇的作用,使得文冠果木质素纳米颗粒和聚乙烯醇不容易团聚在一起,可以较好地改善复合膜的机械强度和韧性。
进一步地,在本申请一个优选的实施例中,所述方法包括如下步骤:
1)采用酸沉淀法从文冠果枝叶中提取得到文冠果木质素纳米颗粒,将所述文冠果木质素纳米颗粒溶于去离子水中,得到文冠果木质素纳米颗粒悬浮液;
2)将所述甲壳素纳米纤维溶于去离子水中,得到甲壳素纳米纤维悬浮液;
3)将聚乙烯醇溶于去离子水中,得到聚乙烯醇溶液;
4)将文冠果木质素纳米颗粒悬浮液、甲壳素纳米纤维悬浮液和聚乙烯醇溶液混合形成复合成膜液,将所述复合成膜液脱气处理后倒入模具,脱模后得到所述复合膜。
本申请对所述混合没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的过程进行混合即可。优选混合后在常温下搅拌0.5~2h。
其中,采用超声或真空进行脱气,优选采用超声脱气,在脱除气泡的同时还可以使文冠果木质素纳米颗粒、甲壳素纳米纤维和聚乙烯醇混合更均匀,脱气时间优选为5~25min。其中,模具可以为9cm×9cm×1cm的圆形培养皿,倒模量为4~8g。
所述的脱模为:在鼓风干燥箱内于40~50℃,优选45℃下干燥5~12h,优选8h后揭膜。
进一步地,在本申请一个优选的实施例中,所述复合膜中所述文冠果木质素纳米颗粒、甲壳素纳米纤维和聚乙烯醇的绝干质量之比为1:1:1。其中绝干质量是指试样在(105±2)℃下干燥至恒重时的质量。
进一步地,在本申请一个优选的实施例中,所述文冠果木质素纳米颗粒悬浮液的质量浓度为0.05~1%,优选为0.1%。
进一步地,在本申请一个优选的实施例中,所述甲壳素纳米纤维悬浮液的质量浓度为0.1~0.5%,优选为0.3%。
进一步地,在本申请一个优选的实施例中,所述聚乙烯醇溶液的质量浓度为1~6%,优选为3%。
优化文冠果木质素纳米颗粒悬浮液、甲壳素纳米纤维悬浮液和聚乙烯醇溶液的质量浓度,能够获得更优良的成膜效果并且形成的复合膜力学强度高、保湿性强、质量稳定。
进一步地,在本申请一个优选的实施例中,步骤1)中,采用酸沉淀法从文冠果枝叶中提取得到文冠果木质素纳米颗粒,具体包括:
将文冠果枝叶经干燥、粉碎、过40~60目后,与甲苯和乙醇按体积比1:1混合形成的提取液混合,在室温下抽提2~8h,收集沉淀并去除提取液后在105℃下烘干,得到第一反应料;
将所述第一反应料与醋酸乙醇胺离子液体按固液比(g/mL)1∶10混合,在140℃下反应5h,得到第二反应料;
将所述第二反应料进行旋转蒸发处理后,用盐酸调节pH值至2,离心并收集上清,将所述上清进行透析处理直至pH值为中性后,过滤并用去离子水多次洗涤,将所得滤饼冷冻干燥,即得到所述文冠果木质素纳米颗粒。
其中,过筛处理后的文冠果枝叶与提取液混合的比例没有特殊的限制,可以按固液比(g/L)为1:1、1:2、1:3、1:4等混合,其中甲苯或乙醇溶液的去除可通过风干进行。
在本申请的上述制备步骤中,用盐酸调节pH值至2可降低分子表面电荷,使木质素分子聚集成纳米粒子,之后透析不仅可以提高纳米木质素均一性,而且可以直接除去溶剂中有机溶剂和氢离子,因此能够制备出稳定性好,分布均匀,粒径较小得木质素纳米颗粒。
进一步地,在本申请一个优选的实施例中,步骤2)中,所述甲壳素纳米纤维的制备具体包括:
将甲壳素原料置于盐酸溶液中处理12h,过滤并用去离子水洗涤至滤出液为中性;
将处理后的甲壳素原料置于碱溶液中处理12h,过滤并用去离子水洗涤至滤出液为中性;
重复上述酸、碱处理至少三次后,将处理后的甲壳素原料置于50%乙醇溶液处理12h,过滤并用去离子水多次洗涤,获得纯化后的甲壳素;
将所述纯化后的甲壳素进行研磨处理即得所述甲壳素纳米纤维。
其中,对甲壳素原料在盐酸溶液中浸泡可除去蛋白质,接着在碱溶液中浸泡可除去碳酸钙,最后在乙醇溶液中浸泡可除去色素,研磨可破坏纤维之间的相互作用,从而得到纳米尺度的甲壳素纤维。
其中,盐酸溶液的浓度可以为1mol/L;碱溶液可以为NaOH溶液或KOH溶液或两者的混合液,浓度可以为1mol/L。
其中,甲壳素原料为从蟹壳、虾壳、软体动物的骨骼、昆虫蛹和翅膀、或微生物细胞壁中提取的未纯化甲壳素,或市售的甲壳素。
进一步地,在本申请一个优选的实施例中,步骤3)中,所述聚乙烯醇溶液的制备具体包括:按照预设质量比例称取一定量的聚乙烯醇和去离子水,将聚乙烯醇缓慢加入到去离子水中,加热至95℃并保温2h,冷却后即得聚乙烯醇溶液,将其密封放置冰箱中备用。
本发明的复合膜的制备工艺操作简单,所用原料均为生物基材料,制备的复合膜具有良好的力学强度、保湿性、稳定性和安全性,具有广阔应用前景,可用作地膜、保鲜膜及面膜基材,有利于拓宽文冠果农业废弃物的应用范围,提高其附加值。本申请创造性地发现,文冠果枝叶中提取的木质素可用于制备膜材料,采用其联合聚乙烯醇和甲壳素纳米纤维所制备的复合膜具有优良的力学强度和保水性,这无疑是拓宽了成膜材料的种类,实现了文冠果废弃物的资源化利用。
实施例1
1)文冠果木质素纳米颗粒悬浮液的制备
将文冠果枝叶经干燥、粉碎、过40目筛后与乙醇溶液按固液比1:1混合,在室温下抽提6h,收集沉淀并去除乙醇溶液后在105℃下烘干,得到第一反应料;
将所述第一反应料与醋酸乙醇胺离子液体按固液比1∶10混合,在140℃下反应5h,得到第二反应料;
将所述第二反应料进行旋转蒸发处理后,用盐酸调节pH值至2,离心并收集上清,将所述上清进行透析处理直至pH值为中性后,过滤并用去离子水多次洗涤,将所得滤饼冷冻干燥,即得到所述文冠果木质素纳米颗粒;
将所述文冠果木质素纳米颗粒溶于去离子水中,得到文冠果木质素纳米颗粒悬浮液,质量浓度为0.05%。
2)甲壳素纳米纤维悬浮液的制备
将甲壳素原料置于盐酸溶液中处理12h,过滤并用去离子水洗涤至滤出液为中性;
将处理后的甲壳素原料置于碱溶液中处理12h,过滤并用去离子水洗涤至滤出液为中性;
重复上述酸、碱处理至少三次后,将处理后的甲壳素原料置于50%乙醇溶液处理12h,过滤并用去离子水多次洗涤,获得纯化后的甲壳素;
将所述纯化后的甲壳素进行研磨处理即得所述甲壳素纳米纤维;
将所述甲壳素纳米纤维溶于去离子水中,得到甲壳素纳米纤维悬浮液,质量浓度为0.1%。
3)聚乙烯醇溶液的制备
按照1:99比例称取一定量的聚乙烯醇和去离子水,将聚乙烯醇缓慢加入到去离子水中,加热至95℃并保温2h,冷却后即得聚乙烯醇溶液。
4)复合膜的形成
将文冠果木质素纳米颗粒悬浮液、甲壳素纳米纤维悬浮液和聚乙烯醇溶液混合,常温下搅拌1h后,用超声波清洗器对混合液超声15min,获得成膜液,将所述成膜液倒入9cm×9cm×1cm的圆形培养皿,倒模量为4g,脱模后得到所述复合膜。复合膜中所述文冠果木质素纳米颗粒、甲壳素纳米纤维和聚乙烯醇的绝干质量为0.4g。
实施例2
参照实施例1的步骤制备复合膜,不同的是,步骤1)中文冠果木质素纳米颗粒悬浮液的质量浓度为0.1%,步骤2)中甲壳素纳米纤维悬浮液的质量浓度为0.3%,步骤3)中聚乙烯醇溶液的质量浓度为3%。
实施例3
参照实施例1的步骤制备复合膜,不同的是,步骤1)中文冠果木质素纳米颗粒悬浮液的质量浓度为1%,步骤2)中甲壳素纳米纤维悬浮液的质量浓度为0.5%,步骤3)中聚乙烯醇溶液的质量浓度为6%。
对比例1
参照实施例1的步骤制备复合膜,不同的是,不添加文冠果木质素纳米颗粒。
对比例2
参照实施例1的步骤制备复合膜,不同的是,采用重量浓度为0.1%的奇岗草木质素纳米颗粒与甲壳素纳米纤维和聚乙烯醇复配制备复合膜。
奇岗草木质素纳米颗粒的制备如下:
将奇岗草经干燥、粉碎、过40目筛后与乙醇溶液按固液比1:1混合,在室温下抽提6h,收集沉淀并去除乙醇溶液后在105℃下烘干,得到第一反应料;
将所述第一反应料与醋酸乙醇胺离子液体按固液比1∶10混合,在140℃下反应5h,得到第二反应料;
将所述第二反应料进行旋转蒸发处理后,用盐酸调节pH值至2,离心并收集上清,将所述上清进行透析处理直至pH值为中性后,过滤并用去离子水多次洗涤,将所得滤饼冷冻干燥,即得到所述奇岗草木质素纳米颗粒;
将所述奇岗草木质素纳米颗粒溶于去离子水中,得到奇岗草木质素纳米颗粒悬浮液,质量浓度为0.1%。
对比例3
参照实施例1的步骤制备复合膜,不同的是,采用重量浓度为0.1%的松木屑木质素纳米颗粒与甲壳素纳米纤维和聚乙烯醇复配制备复合膜。
松木屑木质素纳米颗粒的制备如下:
将松木屑经干燥、粉碎、过40目筛后与乙醇溶液按固液比1:1混合,在室温下抽提6h,收集沉淀并去除乙醇溶液后在105℃下烘干,得到第一反应料;
将所述第一反应料与醋酸乙醇胺离子液体按固液比1∶10混合,在140℃下反应5h,得到第二反应料;
将所述第二反应料进行旋转蒸发处理后,用盐酸调节pH值至2,离心并收集上清,将所述上清进行透析处理直至pH值为中性后,过滤并用去离子水多次洗涤,将所得滤饼冷冻干燥,即得到所述松木屑木质素纳米颗粒;
将所述松木屑木质素纳米颗粒溶于去离子水中,得到松木屑木质素纳米颗粒悬浮液,质量浓度为0.1%。
对上述实施例1-3和对比例1-2所得复合膜的性能进行测定。
1、力学性能测试
根据ASTM-D882-91标准试验方法,采用拉力机在室温下对膜样品的拉伸力学性能进行了测试表征。首先,将样品切割成长60mm,宽10mm的矩形,将其安装在夹具之间,以4cm的初始夹具间距和1mm/min的拉伸速度进行测量。将最大载荷除以薄膜样品的初始横截面积,计算出拉伸应力,单位为MPa。
2、保水性测试
裁取1cm×1cm单位面积的复合膜,称干重为Md(g),浸入蒸馏水中24h后取出,滤纸迅速吸去表面水分,放入离心管内,经3500r/min离心3分钟后取出,称重Mh(g),保水率=(Mh-Md)/Md×100%。
实验结果如下表所示:
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | |
拉升应力/MPa | 120 | 132 | 125 | 101 | 79 | 109 |
保水率/% | 72.5 | 78.3 | 75.7 | 55.0 | 62.7 | 65.1 |
可以看出,文冠果木质素纳米颗粒的加入可以提高膜的拉伸应力和保水率,由此使得本申请所制备的复合膜具有较强的力学强度和保水性。由此本申请提出了文冠果木质素在制备膜材料中的用途,其有助于获得高力学性能的膜材料。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种文冠果纳米木质素基复合膜的制备方法,其特征在于,包括:
对文冠果生物质进行生物质精炼处理,分离得到文冠果木质素纳米颗粒;
将所述文冠果木质素纳米颗粒与甲壳素纳米纤维和聚乙烯醇混合制得所述复合膜;
其中,所述制备方法包括如下步骤:
步骤1),采用酸沉淀法从文冠果枝叶中提取得到文冠果木质素纳米颗粒,将所述文冠果木质素纳米颗粒溶于去离子水中,得到文冠果木质素纳米颗粒悬浮液;
步骤2),将所述甲壳素纳米纤维溶于去离子水中,得到甲壳素纳米纤维悬浮液;
步骤3),将聚乙烯醇溶于去离子水中,得到聚乙烯醇溶液;
步骤4),将文冠果木质素纳米颗粒悬浮液、甲壳素纳米纤维悬浮液和聚乙烯醇溶液混合形成复合成膜液,将所述复合成膜液脱气处理后倒入模具,脱模后得到所述复合膜;
其中,步骤1)中,采用酸沉淀法从文冠果枝叶中提取得到文冠果木质素纳米颗粒,具体包括:
将文冠果枝叶经干燥、粉碎、过40~60目后,与甲苯和乙醇按体积比1:1混合形成的提取液混合,在室温下抽提2~8h,收集沉淀并去除提取液后在105 ℃下烘干,得到第一反应料;
将所述第一反应料与醋酸乙醇胺离子液体按固液比 1∶10混合,在140 ℃下反应5 h,得到第二反应料;
将所述第二反应料进行旋转蒸发处理后,用盐酸调节pH值至2,离心并收集上清,将所述上清进行透析处理直至pH值为中性后,过滤并用去离子水多次洗涤,将所得滤饼冷冻干燥,即得到所述文冠果木质素纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述复合膜中所述文冠果木质素纳米颗粒、甲壳素纳米纤维和聚乙烯醇的绝干质量之比为1 : 1 : 1。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述文冠果木质素纳米颗粒悬浮液的质量浓度为0.05~1%。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述甲壳素纳米纤维悬浮液的质量浓度为0.1~0.5%。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述聚乙烯醇溶液的质量浓度为1~6%。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述甲壳素纳米纤维的制备具体包括:
将甲壳素原料置于盐酸溶液中处理12 h,过滤并用去离子水洗涤至滤出液为中性;
将处理后的甲壳素原料置于碱溶液中处理12 h,过滤并用去离子水洗涤至滤出液为中性;
重复上述酸、碱处理至少三次后,将处理后的甲壳素原料置于50%乙醇溶液处理12 h,过滤并用去离子水多次洗涤,获得纯化后的甲壳素;
将所述纯化后的甲壳素进行研磨处理即得所述甲壳素纳米纤维。
7.权利要求1~6任一项所述制备方法制备得到的文冠果纳米木质素基复合膜。
8.文冠果木质素纳米颗粒在制备膜材料中的用途,其中,所述膜材料的制备包括:
对文冠果生物质进行生物质精炼处理,分离得到文冠果木质素纳米颗粒;
将所述文冠果木质素纳米颗粒与甲壳素纳米纤维和聚乙烯醇混合制得所述膜材料;
其中,所述膜材料的制备方法包括如下步骤:
步骤1),采用酸沉淀法从文冠果枝叶中提取得到文冠果木质素纳米颗粒,将所述文冠果木质素纳米颗粒溶于去离子水中,得到文冠果木质素纳米颗粒悬浮液;
步骤2),将所述甲壳素纳米纤维溶于去离子水中,得到甲壳素纳米纤维悬浮液;
步骤3),将聚乙烯醇溶于去离子水中,得到聚乙烯醇溶液;
步骤4),将文冠果木质素纳米颗粒悬浮液、甲壳素纳米纤维悬浮液和聚乙烯醇溶液混合形成复合成膜液,将所述复合成膜液脱气处理后倒入模具,脱模后得到所述膜材料;
其中,步骤1)中,采用酸沉淀法从文冠果枝叶中提取得到文冠果木质素纳米颗粒,具体包括:
将文冠果枝叶经干燥、粉碎、过40~60目后,与甲苯和乙醇按体积比1:1混合形成的提取液混合,在室温下抽提2~8h,收集沉淀并去除提取液后在105 ℃下烘干,得到第一反应料;
将所述第一反应料与醋酸乙醇胺离子液体按固液比 1∶10混合,在140 ℃下反应5 h,得到第二反应料;
将所述第二反应料进行旋转蒸发处理后,用盐酸调节pH值至2,离心并收集上清,将所述上清进行透析处理直至pH值为中性后,过滤并用去离子水多次洗涤,将所得滤饼冷冻干燥,即得到所述文冠果木质素纳米颗粒。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210653374.8A CN115093587B (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 一种文冠果纳米木质素基复合膜及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210653374.8A CN115093587B (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 一种文冠果纳米木质素基复合膜及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115093587A CN115093587A (zh) | 2022-09-23 |
CN115093587B true CN115093587B (zh) | 2023-11-03 |
Family
ID=83291698
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210653374.8A Active CN115093587B (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 一种文冠果纳米木质素基复合膜及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115093587B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103342825A (zh) * | 2013-07-10 | 2013-10-09 | 南京林业大学 | 一种甲壳素纳米纤维/聚乙烯醇复合膜的制备方法 |
CN113652047A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-11-16 | 浙江科技学院 | 木质素纳米颗粒/聚乙烯醇/壳聚糖三元复合材料及其制备方法和应用 |
-
2022
- 2022-06-09 CN CN202210653374.8A patent/CN115093587B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103342825A (zh) * | 2013-07-10 | 2013-10-09 | 南京林业大学 | 一种甲壳素纳米纤维/聚乙烯醇复合膜的制备方法 |
CN113652047A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-11-16 | 浙江科技学院 | 木质素纳米颗粒/聚乙烯醇/壳聚糖三元复合材料及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115093587A (zh) | 2022-09-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI127301B (fi) | Menetelmä nanoselluloosan käsittelemiseksi ja menetelmällä saatu tuote | |
JPH0770366A (ja) | 植物性セルロースフィルム製品及び製造方法 | |
CN111187356A (zh) | 利用低共熔溶剂协同酸处理杨木粉制备微晶纤维素的方法 | |
CN109232909B (zh) | 一种农林生物质分离高活性木质素的方法 | |
CN114197233B (zh) | 一种从农林固废物中分离提取纤维素纳米纤维的方法 | |
TW201627546A (zh) | 以紡黏方式製備具有除臭功能竹漿纖維素不織布的方法 | |
CN109467608B (zh) | 一种桑纤维来源的纳米微晶纤维素的制备方法 | |
CN115093587B (zh) | 一种文冠果纳米木质素基复合膜及其制备方法 | |
CN102283057B (zh) | 一种稠浆法多功能有机环保薄片地膜的制作方法 | |
CN112980002B (zh) | 一种基于糠醛渣的木质素-纳米纤维素凝胶复合材料的制备方法 | |
CN102283056B (zh) | 一种造纸法多功能有机环保薄片地膜的制作方法 | |
CN111205494B (zh) | 一种烟秆再生纤维素抗菌膜的制备方法及应用 | |
CN113174091B (zh) | 一种茶叶纤维素纳米晶/非水溶性蛋白复合膜及其制备方法和应用 | |
CN110078563B (zh) | 纳米纤维素在矫治梨树缺铁黄化病方面的应用 | |
Liu et al. | Glutaraldehyde/Polyvinyl Alcohol Crosslinked Nanosphere Modified Corn Stalk Reinforced Polypropylene Composite | |
KR102598283B1 (ko) | 왕겨 추출물 유래 셀룰로오스-고분자 혼합 나노섬유 및 이의 제조방법 | |
CN102219844B (zh) | 一种制备非水溶性丝素纳米微晶粉体的方法 | |
CN113388896B (zh) | 基于固定化酶化学-氧化脱胶的疏水亲油纳米纤维素的制备方法 | |
PINPRU et al. | Preparation of bacterial cellulose film from rotten fruits for mulching film application | |
WO2018157453A1 (zh) | 一种纳米纤维素及其制备方法和应用 | |
CN117186253A (zh) | 一种绿叶山蚂蝗纳米纤维素的制备方法及其应用 | |
Luo | Investigation of the binding effect of fungal fiber (grown on apple pomace) in the formation of lyocell nonwoven textiles and their potential applications | |
CN115466494A (zh) | 一种可生物降解聚乳酸材料及其制备方法 | |
CN113698698A (zh) | 一种基于循环利用的可降解塑料编织袋的加工工艺 | |
CN118085360A (zh) | 一种玉米秸秆基复合膜材料及其制备方法 |
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 |