专利名称：一种高疏水纤维素膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种高疏水纤维素膜的制备方法，属于天然高分子材料领域。
背景技术：
纤维素是最丰富的可再生资源，然而它很难溶解。发明人所在实验室突破高分子加热溶解的传统方法，开辟了一种崭新的低温溶解法和机理。利用NaOH/尿素水溶液低温成功溶解了顽固性大分子-—纤维素[Macromolecules，2008, 41，9345]。我们已利用水体系和低温溶解得到的纤维素溶液，且开发出一系列纤维素新材料，包括功能性纤维素膜，并证明它们可完全生物降解[free/ aefflisiiT，2009，11，177]。生物降解性纤维素膜有广阔应用前景但由于纤维素上大量亲水性羟基存在使得其抗水性差，影响进一步开发和利用。因此提高纤维素疏水性相当重要，可扩展纤维素材料在防水材料(例如防水键盘膜)，防雾，防潮包装材料等方面的应用。
发明内容
本发明所要解决技术问题是提供一种简单方法制备高疏水纤维素膜。本发明为解决技术问题所采用技术方案为
由纤维素溶液再生得到纤维素凝胶，由纤维素凝胶浸泡于硬脂酸溶液中制成纤维素硬脂酸复合凝胶，然后热压处理得到。热压过程中，考虑硬脂酸熔融温度在70°C左右，熔融状态分散更均勻；另一方面，施加压力有利于硬脂酸纤维素更紧密结合。考虑分散性及结合状况，热压过程可在 70-110°C，0. I-IOMI5a下进行，在该条件下制得复合膜均勻性较好。热压温度与热压时间成反比，温度越高，需要时间越短。上述纤维素溶液制备方法，可采用已知技术方法，没有特别限制。例如，例如，所述纤维素溶液由LiCl/二甲基乙酰胺、N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)、离子液体、9wt%Na0H水溶液、LiOH/尿素、NaOH/硫脲、NaOH/尿素水溶液溶解纤维素得到。作为一种优选，纤维素溶液由纤维素溶解在预冷后的NaOH/尿素水溶液中得到。所得纤维素溶液经5 wt%硫酸/10 wt%硫酸钠水溶液再生，洗净后得到纤维素凝胶。本发明所用到硬脂酸溶液由硬脂酸溶解于一般有机溶剂，作为一种优选，硬脂酸溶液由乙醇溶解得到。将纤维素凝胶置于不同浓度硬脂酸溶液中，浸泡15分钟，即得到纤维素硬脂酸复合凝胶。本发明方法采用将纤维素浆料溶解再生得到纤维素凝胶，凝胶在硬脂酸溶液中同硬脂酸结合得到纤维素复合凝胶。复合凝胶中硬脂酸在热压温度下处于熔融状态，便于更好分散，降温后硬脂酸在纤维素表面结晶，以形成粗糙表面从而提高其表面粗糙度，同时这些硬脂酸晶体可以排列成棒或片构织成多类孔洞，这些孔洞可以捕捉空气(由于空气与水
3滴接触角为180° )，它对于提高纤维素表面疏水性相当重要。通过改变热压温度和硬脂酸浓度可得到不同形态硬脂酸晶体，另外，硬脂酸是一种蜡状低表面能物质，所以不需要进一步修饰就能得到高疏水性表面，纤维素的接触角为48°，所得复合膜接触角均在125°以上。本发明方法所制得纤维素材料具有高疏水性，可书写性，防水耐水及生物可降解性。我们制得纤维素复合膜防水性和耐水性优良，不需要进一步修饰改性，工艺过程简单， 易于工业化。具体实施方法
以下将通过具体实施例具体说明本发明，但这些具体实施方案不以任何方式限制本发明保护范围。本实施方案所用到原料为已知化合物，可在市场购得。纤维素接触角由接触角测试仪(0CA20，Germany)测得，饱和吸水率(960分钟后)由称重法计算得到。实施例1
将6-8wt%Na0H、10-14 wt %尿素和水组成溶剂体系冷冻到_12. 8 0C,溶解纤维素得到 4wt %纤维素溶液，所得纤维素溶液经5 wt%硫酸/10衬％硫酸钠水溶液再生，洗净后得到纤维素凝胶。将该纤维素水凝胶浸泡在乙醇溶液中，15分钟后取出，并在0. IMPa、90°C 下热压。所得纤维素材料接触角为48°，饱和吸水率为108 wt %。实施例2
将6-8 wt %NaOH、10-14 wt %尿素和水组成溶剂体系冷冻到_12. 8 0C,溶解纤维素得到4 wt %纤维素溶液，所得纤维素溶液经5 wt%硫酸/10 wt%硫酸钠水溶液再生，洗净后得到纤维素凝胶。将该纤维素水凝胶浸泡在5 wt %硬脂酸乙醇溶液中，15分钟后取出，所
得复合凝胶在0. IMPa、90°C下热压。所得纤维素材料接触角为136°，饱和吸水率为50 wt%。实施例3
将6-8 wt %NaOH、10-14 wt %尿素和水组成溶剂体系冷冻到_12. 8 0C,溶解纤维素得到4 wt %纤维素溶液，所得纤维素溶液经5 wt%硫酸/10 wt%硫酸钠水溶液再生，洗净后得到纤维素凝胶。将该纤维素水凝胶浸泡在20 wt %硬脂酸乙醇溶液中，15分钟后取出， 所得复合凝胶在0. IMPa、90°C下热压。所得纤维素材料接触角为142°，饱和吸水率为23 wt %。实施例4
将6-8% wt NaOH、10-14 wt %尿素和水组成溶剂体系冷冻到-12. 8 0C,溶解纤维素得到4 wt %纤维素溶液，所得纤维素溶液经5 wt%硫酸/10 wt%硫酸钠水溶液再生，洗净后得到纤维素凝胶。将该纤维素水凝胶浸泡在40 wt %硬脂酸乙醇溶液中，15分钟后取出， 所得复合凝胶在0. IMPa、90°C下热压。所得纤维素材料接触角为146°，饱和吸水率为18 wt %。实施例5
将6-8 wt %NaOH、10-14 wt %尿素和水组成溶剂体系冷冻到_12. 8 0C,溶解纤维素得到4 wt %纤维素溶液，所得纤维素溶液经5 wt%硫酸/10 wt%硫酸钠水溶液再生，洗净后得到纤维素凝胶。将该纤维素水凝胶浸泡在5 wt %硬脂酸乙醇溶液中，15分钟后取出，所得复合凝胶在0. IMPa、70°C下热压。所得纤维素材料接触角为131°，饱和吸水率为73wt%。实施例6
将6-8 wt %NaOH、10-14 wt %尿素和水组成溶剂体系冷冻到_12. 8 0C,溶解纤维素得到4 wt %纤维素溶液，所得纤维素溶液经5 wt%硫酸/10 wt%硫酸钠水溶液再生，洗净后得到纤维素凝胶。将该纤维素水凝胶浸泡在5 wt %硬脂酸乙醇溶液中，15分钟后取出，所
得复合凝胶在0. IMPa、80°C下热压。所得纤维素材料接触角为134°，饱和吸水率为60 wt%。实施例7
将6-8 wt %NaOH、10-14 wt %尿素和水组成溶剂体系冷冻到_12. 8 0C,溶解纤维素得到4 wt %纤维素溶液，所得纤维素溶液经5 wt%硫酸/10 wt%硫酸钠水溶液再生，洗净后得到纤维素凝胶。将该纤维素水凝胶浸泡在5 wt %硬脂酸乙醇溶液中，15分钟后取出，所得复合凝胶在0. IMPa、100°C下热压。所得纤维素材料接触角为136°，饱和吸水率为52 wt %。实施例8
将6-8 wt %NaOH、10-14 wt %尿素和水组成溶剂体系冷冻到_12. 8 0C,溶解纤维素得到4 wt %纤维素溶液，所得纤维素溶液经5 wt%硫酸/10 wt%硫酸钠水溶液再生，洗净后得到纤维素凝胶。将该纤维素水凝胶浸泡在5 wt %硬脂酸乙醇溶液中，15分钟后取出，所得复合凝胶在0. IMPa、110°C下热压。所得纤维素材料接触角为134°，饱和吸水率为62 wt %。实施例9
将6-8 wt %NaOH、10-14 wt %尿素和水组成溶剂体系冷冻到_12. 8 0C,溶解纤维素得到4 wt %纤维素溶液，所得纤维素溶液经5 wt%硫酸/10 wt%硫酸钠水溶液再生，洗净后得到纤维素凝胶。将该纤维素水凝胶浸泡在5 wt %硬脂酸乙醇溶液中，15分钟后取出，所
得复合凝胶在IOMPa、90°C下热压。所得纤维素材料接触角为128°，饱和吸水率为77 wt%。
权利要求
1.一种制备高疏水纤维素膜的方法，其特征在于，由纤维素溶液再生得到纤维素凝胶，由纤维素凝胶浸泡于硬脂酸溶液中制成纤维素硬脂酸复合凝胶，然后热压处理得到。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，热压过程在70-110°C，0.1-lOMI^a下进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述纤维素溶液由LiCl/二甲基乙酰胺、N-甲基吗啉-N-氧化物、离子液体、9wt%Na0H水溶液、LiOH/尿素、NaOH/硫脲、NaOH/ 尿素水溶液溶解纤维素得到。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，纤维素溶液由纤维素溶解在预冷后的 NaOH/尿素水溶液中得到。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将纤维素凝胶置于硬脂酸溶液中，浸泡15分钟，即得到纤维素硬脂酸复合凝胶。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述硬脂酸溶液由硬脂酸溶解于有机溶剂得到。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述硬脂酸溶液由硬脂酸溶解于乙醇得到。
全文摘要
本发明公开一种疏水性纤维素膜的制备方法。将纤维素溶于低温预冷的NaOH-尿素水溶液中制得纤维素溶液，由该纤维素溶液制备再生纤维素凝胶。将纤维素凝胶置于不同浓度硬脂酸的乙醇溶液中，浸泡15分钟，所得复合凝胶在70-110℃，0.1-10MPa压力下热压干燥后得到高疏水的纤维素膜材料。该纤维素膜具有优异防水耐水性，可书写性。它具有生物降解性，在包装和印刷材料上有广阔应用前景。
文档编号C08B16/00GK102492163SQ20111044366
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者张俐娜, 贺盟 申请人:武汉大学