一种强韧多功能型PBAT基复合膜及其制备方法与应用

本发明属于高分子复合材料，具体涉及一种强韧多功能型pbat基复合膜及其制备方法与应用。

背景技术：

1、塑料已广泛应用到人们生活的方方面面，但其在自然环境中难降解、持续累积已造成了严重的“白色污染”，使用可生物降解材料作为替代品是解决白色污染的重要手段之一。聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)具有优良生物可降解性，但力学性能较差、高能蓝光阻隔性能不足限制了其广泛应用。此外，pbat还缺少氨气响应变色功能，这也不利于其广泛应用。纤维素纳米晶是一类来源于纤维素，且有绿色、高比表面积、高结晶度等特点的生物基纳米材料，常被用作生物可降解膜的“纳米填料”。然而，亲水性的纤维素纳米晶难以有效地分散在疏水性的pbat基质中，这不利于纤维素纳米晶对pbat基复合材料的改性作用，从而限制了纤维素纳米晶用作pbat材料的“纳米填料”。本发明利用功能化改性的纤维素纳米晶作为功能性填料，可有效地分散在疏水性的pbat基质中，以此来改善pbat膜的力学强度、韧性、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氨气响应变色、氧气阻隔等性能，开发一种高性能多功能pbat基复合膜材料，拓宽其在食品包装、智能材料、氨气检测、环境监测与安全等领域的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种强韧多功能型pbat基复合膜及其制备方法与应用。该复合膜材料具有优异的力学强度、韧性、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氨气响应变色、氧气阻隔等性能，同时还能保持较高的可见光透明性，可用作智能指示材料及时有效地指示肉类食品（如虾、猪肉、鱼等）在贮藏过程中的新鲜度变化情况，且该复合材料制备工艺简单、环保、成本低廉、适于放大生产。

2、本发明技术方案：

3、 本发明提供了一种强韧多功能型pbat基复合膜材料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：pbat 200份，多功能的纤维素纳米晶2-8份；

4、所述多功能的纤维素纳米晶，其制备方法包括以下步骤：

5、 （1）将41份纤维素纳米晶分散于1000份去离子水和3000份甲醇的混合溶剂中，在室温下搅拌30min，得到均匀的纤维素纳米晶分散液，备用；

6、 （2）称取16.5份的二水合氯化铜，将其溶于2000份的甲醇中，得到均匀的氯化铜溶液，备用；

7、 （3）将步骤(2)所得氯化铜溶液加入至步骤(1)所得的纤维素纳米晶分散液中，在室温下搅拌3h，得到均匀的共混液，备用；

8、 （4）称取16.6份1h-吲唑-6-羧酸、5.6份koh溶解在3000份甲醇溶液，搅拌3h，得到均匀的共混液，备用；

9、 （5）将步骤(4)所得的共混液滴加到步骤(3)的共混液中，在室温下搅拌反应12h，随后依次经离心分离、用甲醇洗涤、干燥，即得到多功能的纤维素纳米晶。

10、本发明还提供了上述强韧多功能型pbat基复合膜材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

11、 （1）将200份pbat加入到2000份丙酮中，在室温下搅拌60min，得到均匀的溶液，备用；

12、 （2）将2-8份多功能的纤维素纳米晶分散于1000份二氯甲烷中，在室温下搅拌60min，得到均匀的分散液，备用；

13、 （3）将步骤(2)所得的分散液加入到步骤(1)所得到的溶液中，在室温下搅拌60min，得到均匀的成膜液，备用；

14、 （4） 将步骤(3)所得的成膜液浇注到平底玻璃皿中，在30℃的烘箱中干燥24 h，即得到强韧多功能型pbat基复合膜材料。

15、所述强韧多功能型pbat基复合膜材料的应用，其特征在于，用于食品包装、智能材料、氨气检测、环境监测与安全等领域。

16、与现有技术相比较，本发明具有的有益效果：

17、本发明利用功能化纤维素纳米晶作为功能性填料，可有效地分散在疏水性的pbat基质中，获得均匀、致密的强韧pbat基复合材料；此外，本发明所制备得到的强韧多功能型pbat基复合膜材料具有优异的力学强度、韧性、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氨气响应变色、生物可降解、氧气阻隔等性能，同时还能保持较高的可见光透明性，可用作智能指示材料及时有效地指示肉类食品（如虾、猪肉、鱼等）在贮藏过程中的新鲜度变化情况，且该复合材料制备工艺简单、环保、成本低廉、适于放大生产，在食品包装、智能材料、氨气检测、环境监测与安全等领域具有广泛的应用价值。

技术特征：

1.一种强韧多功能型pbat基复合膜材料，其特征在于，由以下重量份的组分组成：pbat200份，多功能的纤维素纳米晶2-8份；

2.根据权利要求1所述的强韧多功能型pbat基复合膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的强韧多功能型pbat基复合膜材料的应用，其特征在于，用于食品包装、智能材料、氨气检测、环境监测与安全领域。

技术总结
本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种强韧多功能型PBAT基复合膜及其制备方法与应用。它是由如下原料制备而成的：PBAT、多功能的纤维素纳米晶。本发明还提供了上述强韧多功能型PBAT基复合膜的制备方法，所制备的复合膜材料具有优异的力学强度、韧性、紫外阻隔、高能蓝光阻隔、氨气响应变色、生物可降解、氧气阻隔等性能，同时能保持较高的可见光透明性，可用作智能指示材料及时有效地指示虾等肉类食品在贮藏过程中的新鲜度变化情况，且该复合材料制备工艺简单，在食品包装、智能材料、氨气检测、环境监测与安全等领域具有广泛的应用价值。

技术研发人员：唐群,许宗澍,邹志明,李和平,郑光禄,杨莹莹,刘金聚
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15