一種透明纖維素薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種透明纖維素薄膜及其制備方法。該方法將植物纖維素在干燥至絕干狀態(tài)；然后將植物纖維素加入到纖維素溶劑中，控制植物纖維素占纖維素溶劑質(zhì)量的為0.01‐20%，在溫度為‐20‐150℃下溶解，溶解完畢后，混合均勻；將所得的植物纖維素溶液滴加到高速混合的脫膠溶液中，加料完畢后，繼續(xù)混合5s‐3600s以備用；經(jīng)抄造成型和干燥成型，制備具有高透明的纖維素薄膜。本發(fā)明可制造具有較高的力學(xué)強度和較低的熱膨脹系數(shù)，密度為0.1‐1.2g/ml，厚度為0.01‐2mm，透明度為40‐95%的透明纖維素薄膜產(chǎn)品，可在柔性電子材料與器件或高級包裝、印刷領(lǐng)域應(yīng)用；具有工藝簡單、環(huán)境友好和成本低等特點。
【專利說明】一種透明纖維素薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種纖維素薄膜，特別是涉及一種透明纖維素薄膜及其制備方法，該透明纖維素薄膜可在柔性0LED，柔性太陽能電池，柔性有機電子材料等領(lǐng)域應(yīng)用；屬于綠色環(huán)保的透明紙領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨社會的進步和人們環(huán)境意識的增強，人們對工作和生活環(huán)境提出越來越高的要求，不僅要求產(chǎn)品質(zhì)量高，而且對其環(huán)境友好性提出了更高的要求。當前市場主要采用聚對萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚碳酸酯PC，聚乙烯乙二醇酯，聚萘二甲酸乙二醇酯，聚乙烯對苯二甲酯(PET)，聚酰亞胺PI，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為電子器件(柔性0LED，柔性太陽能電池，柔性有機電子材料)的襯底材料使用，而這些材料存在熱膨脹系數(shù)偏高和可加工溫度偏低的缺陷。尋找一種質(zhì)量可靠且綜合性能優(yōu)良的新型材料以替代部分有機薄膜襯底材料已成為當前世界各國迫切需要解決的科學(xué)難題。為此，許多的研究工作者也研究各種合適的材料予以作為替代材料使用的可能，其中自然界天然生長的植物纖維引人關(guān)注。天然植物纖維具有綠色環(huán)保、可再生、成本低、原料來源廣泛等優(yōu)點，而將植物纖維加工成的純材料也具有較高的熱分解溫度(200 - 250°C)，而其加工后的納米級纖維材料的熱膨脹率(CTE)卻與石英玻璃等無機材質(zhì)相當，比PET塑料低很多。但由普通紙漿纖維組成的普通紙材料具有纖維粗糙且孔隙較大，透光但幾乎不透明。美國麻省理工學(xué)院研究人員利用氧化化學(xué)氣相淀積的方法，將原料單體和氧化劑氣化后噴在薄薄的、柔性普通衛(wèi)生紙材料上，形成一種PEDOT導(dǎo)電薄膜，但因紙材料不透明且強度差而導(dǎo)致性能不佳。因此需要對植物纖維進行深度加工以實現(xiàn)其平滑、光潔且高透明性特征，研究其作為有機透明導(dǎo)電薄膜襯底材料使用的可能。
[0003]目前將普通植物纖維材料透明化的主要技術(shù)是利用植物纖維在氧化或酶處理，再經(jīng)聲波降解法加工相結(jié)合的方法來獲得納米級纖維素纖維，通過類似紙張抄造的方法來制備透明納米紙材料。透明納米紙材料具有其他紙、塑料、玻璃等不具有的諸多優(yōu)勢，如材料具有綠色環(huán)保、很低的熱膨脹系數(shù)、表面光滑、輕巧方便、柔性易折疊、不易碎等。日本大阪大學(xué)產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究所能木雅教授及其團隊采用TEMPO氧化和超聲處理開發(fā)了透明納米紙材料(厚度僅15nm)，將植物纖維通過分解成納米級纖維素纖維，經(jīng)過特殊過濾加工成型為透明納米紙材料，經(jīng)過表面印刷導(dǎo)電物質(zhì)制備柔性有機太陽能電池材料，在以標準導(dǎo)電薄膜條件下其光電轉(zhuǎn)換效率為3%。我國同濟大學(xué)黃佳教授也發(fā)展了以納米紙纖維為基礎(chǔ)的高透明柔性納米紙(光透射率達 83.5%) [Jia Huang, Hongli Zhu, Yuchen Chen, ColinPreston, Kathleen Rohrbach, John Cumings, Liangbing Hu.Highly Transparent andFlexible Nanopaper Transistors [J].ACS Nano, 2013，7 (3): 2106 - 2113],用來制備晶體管材料；研究表明當納米紙晶體管卷曲和折疊時，其電子遷移率近降低10%，有望作為新一代柔性綠色晶體管襯底材料。盡管目前國內(nèi)外針對透明納米紙應(yīng)用于透明導(dǎo)電薄膜襯底材料進行了大量理論研究，但納米紙的制備工藝極其復(fù)雜且價格昂貴，無法實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，導(dǎo)致極少有工業(yè)化生產(chǎn)的報道。
[0004]采用細菌纖維素基透明薄膜作為柔性透明導(dǎo)電薄膜襯底材料，通過射頻磁控濺射加載ITO導(dǎo)電薄膜獲得在OLED器件；與透明玻璃基、SiO2相比，透明細菌纖維素薄膜襯底的導(dǎo)電ITO薄膜具有相對較高的電阻率(9.0X 10 - 4Ω * cm)和較低的載流子濃度(5.8X1020cnT3)、霍爾遷移率(6.5cm2/V.s)，但存在較低的可見光透射率(?40%)。隨著現(xiàn)代纖維素溶劑技術(shù)的推進，特別是近些年來綠色離子液體的發(fā)展，促進了纖維素及其新材料的發(fā)展。采用離子液體高溫或尿素/NaOH低溫溶解纖維素，并通過水或醇再生制備高透明的纖維素薄膜材料。這種透明纖維素再生材料也被用來考慮用作OLED導(dǎo)電透明薄膜襯底材料使用；通過溶解-再生法制備的纖維素薄膜材料具有比玻璃或塑料襯底材料更好的表面光滑度(均方根粗糙度=?6.8nm)以及基本無纖維形態(tài)出現(xiàn)，具有納米紙相當?shù)墓鈱W(xué)霾值(50%)，比塑料(10%)高很多，且可見光透過率為85% (500nm波長)，但該方法得到的再生纖維素薄膜存在機械性能和熱穩(wěn)定性不足的問題，影響其在透明導(dǎo)電薄膜襯底材料應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明專利的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中透明紙材料的缺點，提供一種生產(chǎn)成本低廉，機械性能和熱穩(wěn)定性良好的透明纖維素薄膜及其制備方法。
[0006]柔性透明納米紙、細菌纖維素薄膜和再生纖維素薄膜都有應(yīng)用透明導(dǎo)電薄膜襯底材料的經(jīng)驗，各有材料優(yōu)勢和不足，特別是均無法形成規(guī)?；a(chǎn)；而本發(fā)明提出的一種制備透明纖維素薄膜及其新方法，則可克服以上不足，接近生產(chǎn)化要求，工藝簡單，成本低廉，目前國內(nèi)外還沒有這種制備方法的報道。
[0007]本發(fā)明將植物纖維素在纖維素溶劑中完全溶解后，在具有高速旋轉(zhuǎn)的水流體環(huán)境下脫膠和產(chǎn)生界面分離，纖維素分子鏈在強剪切力作用下發(fā)生脫離和被撕裂，在高速和高頻剪切力作用下被撕裂成許多的細小再生纖維，而這些脫膠的納米/微米纖維素纖維與植物纖維素和普通納米纖維素有本質(zhì)的區(qū)別，然后通過抄造成型的方法抄造成型，制備透明化的新型纖維素薄膜材料。
[0008]本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0009]一種透明纖維素薄膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件:
[0010]( I)纖維干燥:將植物纖維素干燥至絕干狀態(tài)；
[0011](2)植物纖維素的溶解:將干燥后的植物纖維素加入到纖維素溶劑中，控制植物纖維素占纖維素溶劑質(zhì)量的為0.01 - 20%,在溫度為-20 - 150°C下溶解，溶解完畢后，混合均勾后以備用；
[0012](3)脫膠過程:將步驟(2)所得的植物纖維素溶液以0.01 -lml/s的量緩慢滴加到轉(zhuǎn)速為1000 - 12000rpm高速混合的脫膠溶液中，加料完畢后，繼續(xù)混合5s - 3600s以備用；所述脫膠溶液為水溶液、硫酸溶液、NaOH溶液或硫酸銨溶液；
[0013](4)抄造成型:將步驟(3)所獲得的脫膠纖維懸浮液在紙頁成型器內(nèi)抄造成型，抽濾干后繼續(xù)真空抽吸10 - 30min，取出透明狀纖維素薄膜以備用；
[0014](5)干燥成型:將步驟(4)所獲得的透明狀纖維素薄膜在室溫條件下壓力為
0.01 -0.05MPa低壓靜置,靜置時間為1-48小時；低壓靜置后，將其置入壓力機以低壓低溫干燥成型，壓制壓力為0.5 - 5MPa，溫度為25 - 50°C，時間為1- 72小時，壓制完畢后取出。
[0015]優(yōu)選地，所述的植物纖維素為純纖維素、微晶纖維素、溶解漿、漂白針葉木漿，漂白闊葉木漿、漂白非木漿和漂白廢紙漿纖維中的一種或多種。溶解漿是紙漿中的一種，是經(jīng)過去除絕大部分的木素和半纖維素而剩下高純度的纖維素。漂白針葉木漿，漂白闊葉木漿、漂白非木漿和漂白廢紙漿的纖維均為高純度纖維素，按其原料來源來。
[0016]所述的纖維素溶劑為1-甲基-3 -丁基咪唑氯鹽(BMMCl)離子液體、1-甲基-3 -烯丙基咪唑氯鹽離子液體(AMMCl)、BMIMC1/AMIMC1混合離子液體、1-甲基-3 -乙基咪唑亞磷酸氫鹽(EMIMMeOPO2H)離子液體、NMMO溶劑體系、尿素/氫氧化鈉溶劑體系或DMAc/LiCl溶劑體系。
[0017]所述的高速乳化過程是采用乳化機或高速分散機或高速水力剪切機高速運轉(zhuǎn)。步驟(2)溶解完畢后還包括加入相對于纖維素溶劑O - 50倍體積的二甲基亞砜稀釋溶劑。所述的脫膠溶液為硫酸溶液、NaOH溶液或硫酸銨溶液時，質(zhì)量濃度為0.1%-10%。所述的將植物纖維素干燥至絕干狀態(tài)是在溫度為100°C - 110°C條件下干燥。
[0018]一種制備透明纖維素薄膜，其由上述制備方法制得，該薄膜的密度為0.1 - 1.2g/ml，厚度為0.01 - 2mm，透明度為40 - 95%。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
[0020]1.本發(fā)明通過溶解-脫膠新技術(shù)方法纖維素薄膜材料，具有工藝簡單、成本低、無污染和環(huán)境友好等優(yōu)點。
[0021]2.本發(fā)明可制造密度為0.1-1.2g/ml，厚度為0.01-2mm，透明度為40 -95%的透
明纖維素薄膜產(chǎn)品，可在柔性電子材料與器件或高級包裝、印刷領(lǐng)域應(yīng)用。
[0022]3.本發(fā)明纖維素薄膜材料具有較高的力學(xué)強度和較低的熱膨脹系數(shù)。
【具體實施方式】
[0023]為了更加深入理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明，需要說明的是，本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。
[0024]下面實施例中，薄膜材料厚度與密度測試采用JIS P8118 -1998國家標準測定；薄膜材料透明度根據(jù)GB/T2679.1 -1993標準測定；拉伸強度測試采用GB/T20671.7 -2006國家標準測試；彈性模量測試采用ASTM D5934 - 1996標準測定。
[0025]實施例1
[0026]一種透明纖維素薄膜的制備方法，包括如下步驟和工藝條件:
[0027]( I)纖維干燥:將純纖維素在105 °C條件下氣流干燥至絕干狀態(tài)；
[0028](2)植物纖維素的溶解:將純纖維素加入在1-甲基-3 - 丁基咪唑氯鹽(BMMCl)離子液體中，控制純纖維素占離子液體質(zhì)量百分比為1%，溶解溫度為80°C溶解，溶解完畢后，加入相對于離子液體體積10倍的二甲基亞砜(DMSO)稀釋溶劑，混合均勻后以備用；
[0029](3)脫膠過程:將步驟(2)所得的純纖維素溶解液緩慢滴加(0.02ml/s)在純水液(就是指純水溶液)，并以高速水力剪切機內(nèi)高速混合(轉(zhuǎn)速為5000rpm)，繼續(xù)混合360s，得脫膠纖維懸浮液，以備用；
[0030](4)抄造成型:將步驟(3)所獲得的脫膠纖維懸浮液在紙頁成型器內(nèi)抄造成型，抽濾干后繼續(xù)真空抽吸lOmin，取出透明狀纖維素薄膜以備用。[0031](5)干燥成型:將步驟(4)所獲得的透明狀纖維素薄膜在室溫條件下低壓靜置(壓力為0.02MPa)，靜置時間為48小時；低壓靜置后，將其置入壓力機以低壓低溫干燥成型，壓制壓力為2MPa，溫度為30°C，時間為72小時，壓制完畢后取出。
[0032]經(jīng)檢測，制備的透明纖維素薄膜材料的厚度為0.03mm，透明度為82%，密度為
0.36g/cm3，拉伸強度為98Mpa，彈性模量為1.1GPa0根據(jù)測試結(jié)果，認為材料的透明度和力學(xué)強度達到或超過目前通用的塑料薄膜材料、再生纖維素薄膜和透明紙張材料制品的各項性能；材料所采用的脫膠納米/微米纖維素纖維具有比納米纖維素紙、再生纖維素薄膜和普通紙漿纖維材料無法比擬的優(yōu)勢，其原因包括:本發(fā)明制備的纖維為透明狀的脫膠纖維，比納米纖維素尺寸大，而比普通紙漿纖維小，因此在脫水過程中既保持透明特征，又具有普通紙漿纖維易脫水的特點；而普通納米纖維素紙真空脫水周期非常長，導(dǎo)致其目前無法規(guī)?；瘧?yīng)用；此外，本發(fā)明的制備具有綠色環(huán)保、成本低、工藝技術(shù)簡單和低碳等優(yōu)點，具有在柔性電子器件襯底材料或高級包裝與印刷領(lǐng)域內(nèi)廣闊的應(yīng)用前景。
[0033]實施例2
[0034]一種透明纖維素薄膜的制備方法，包括如下步驟和工藝條件:
[0035]( I)纖維干燥:將微晶纖維素在105°C條件下干燥至絕干狀態(tài)；
[0036](2)微晶纖維素的溶解:加入在DMAc/LiCl溶劑體系中微晶纖維素，其微晶纖維素相對于溶劑質(zhì)量濃度為20%,在溫度為120°C溶解，溶解完畢后，混合均勻后以備用；
[0037](3)脫膠過程:將步驟(2)所得的微晶纖維素溶解液緩慢滴加(0.5ml/s)在高速分散機內(nèi)高速混合的脫膠硫酸溶液(濃度3%)中(轉(zhuǎn)速為6000rpm),加料完畢后,繼續(xù)混合IOOOs以備用；
[0038](4)抄造成型:將步驟(3)所獲得的脫膠纖維懸浮液在紙頁成型器內(nèi)抄造成型，抽濾干后繼續(xù)真空抽吸lOmin，取出透明狀纖維素薄膜以備用。
[0039](5)干燥成型:將步驟(4)所獲得的透明狀纖維素薄膜在室溫條件(25°C)下低壓靜置(壓力為0.03MPa)，靜置時間為24小時；低壓靜置后，將其置入壓力機以低壓低溫干燥成型，壓制壓力為0.9MPa，溫度為30°C，時間為72小時，壓制完畢后取出。
[0040]經(jīng)檢測，制備的透明纖維素薄膜的厚度為0.11mm，透明度為89%，密度為0.65g/ml，拉伸強度89MPa，彈性模量為1.6GPa。
[0041]實施例3
[0042]一種透明纖維素薄膜的制備方法，包括如下步驟和工藝條件:
[0043]( I)纖維干燥:將溶解漿在105 °C條件下干燥至絕干狀態(tài)；
[0044](2)溶解漿的溶解:加入在尿素/氫氧化鈉溶劑體系中溶解漿，其溶解漿相對于溶劑質(zhì)量濃度為10%，溶解溫度為-20°C溶解，溶解完畢后，加入32倍質(zhì)量比的二甲基亞砜(DMSO)稀釋劑，混合均勻后以備用；
[0045](3)脫膠過程:將步驟(2)所得的溶解漿溶解液緩慢滴加(0.08ml/s)在乳化機高速混合的脫膠NaOH溶液(濃度3%)中(轉(zhuǎn)速為8000rpm)，加料完畢后，繼續(xù)混合120s以備用；
[0046](4)抄造成型:將步驟(3)所獲得的脫膠纖維懸浮液在紙頁成型器內(nèi)抄造成型，抽濾干后繼續(xù)真空抽吸lOmin，取出透明狀纖維素薄膜以備用。
[0047](5)干燥成型:將步驟(4)所獲得的透明狀纖維素薄膜在室溫條件(20°C)下低壓靜置(壓力為0.03MPa)，靜置時間為48小時；低壓靜置后，將其置入壓力機以低壓低溫干燥成型，壓制壓力為3.0MPa，溫度為40°C，時間為48小時，壓制完畢后取出。
[0048]經(jīng)檢測，制備的透明纖維素薄膜的厚度為0.07mm,透明度為86%,密度為0.51g/ml，拉伸強度68MPa，彈性模量為0.9GPa。
[0049]實施例4
[0050]一種透明纖維素薄膜的制備方法，包括如下步驟和工藝條件:
[0051]( I)纖維干燥:將漂白針葉木漿在105°C條件下氣流干燥至絕干狀態(tài)；；
[0052](2)漂白針葉木漿的溶解:加入在NMMO溶劑體系中漂白針葉木漿，其漂白針葉木漿占溶劑質(zhì)量濃度為15%，溶解溫度為100°C溶解，溶解完畢后，混合均勻后以備用；
[0053](3)脫膠過程:將步驟(2)所得的漂白針葉木漿溶解液緩慢滴加(0.06ml/s)在高速分散機高速混合的脫膠水溶液(硫酸銨溶液(濃度6%))中(轉(zhuǎn)速為8000rpm)，加料完畢后，繼續(xù)混合20s以備用；
[0054](4)抄造成型:將步驟(3)所獲得的脫膠纖維懸浮液在紙頁成型器內(nèi)抄造成型，抽濾干后繼續(xù)真空抽吸18min，取出透明狀纖維素薄膜以備用。
[0055](5)干燥成型:將步驟(4)所獲得的透明狀纖維素薄膜在室溫條件(25°C)下低壓靜置(壓力為0.04MPa)，靜置時間為36小時；低壓靜置后，將其置入壓力機以低壓低溫干燥成型，壓制壓力為3.5MPa，溫度為40°C，時間為80小時，壓制完畢后取出。
[0056]經(jīng)檢測，制備的透明纖維素薄膜的厚度為0.09mm，透明度為84%，密度為0.72g/ml，拉伸強度85MPa，彈性模量為1.6GPa。
[0057]實施例5
[0058]一種透明纖維素薄膜的制備方法，包括如下步驟和工藝條件:
[0059]1.一種制備透明纖維素薄膜及其新方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件:
[0060](I)纖維干燥:將漂白闊葉木漿在80°C條件下氣流干燥至絕干狀態(tài)；
[0061](2)漂白闊葉木漿的溶解:加入在EMIMMeOPO2H離子液體中漂白闊葉木漿，其漂白闊葉木漿占溶劑質(zhì)量濃度為0.1%，在溫度為60°C溶解，溶解完畢后，加入3倍質(zhì)量比的二甲基亞砜(DMSO)稀釋溶劑，混合均勻后以備用；
[0062](3)脫膠過程:將步驟(2)所得的漂白闊葉木漿溶解液緩慢滴加(0.06ml/s)在乳化機內(nèi)高速混合的脫膠水溶液中(轉(zhuǎn)速為4000rpm)，加料完畢后，繼續(xù)混合900s以備用；
[0063](4)抄造成型:將步驟(3)所獲得的脫膠纖維懸浮液在紙頁成型器內(nèi)抄造成型，抽濾干后繼續(xù)真空抽吸lOmin，取出透明狀纖維素薄膜以備用。
[0064](5)干燥成型:將步驟(4)所獲得的透明狀纖維素薄膜在室溫條件(18°C)下低壓靜置(壓力為0.03MPa)，靜置時間為48小時；低壓靜置后，將其置入壓力機以低壓低溫干燥成型，壓制壓力為3.2MPa，溫度為46°C，時間為48小時，壓制完畢后取出。
[0065]經(jīng)檢測，制備的透明纖維素薄膜的厚度為0.01mm，透明度為92%，密度為0.33g/ml，拉伸強度72MPa，彈性模量為1.3GPa。
[0066]實施例6
[0067]一種透明纖維素薄膜的制備方法，包括如下步驟和工藝條件:
[0068]( I)纖維干燥:將漂白非木漿在100°C條件下氣流干燥至絕干狀態(tài)；
[0069](2)漂白非木漿的溶解:加入在烷基吡啶季銨鹽類離子液體(氯代N -乙基吡啶[EPy]CD中漂白非木漿，其漂白非木漿占溶劑質(zhì)量濃度為10%，在溫度為120°C溶解，溶解完畢后，加入35倍質(zhì)量比的二甲基亞砜(DMSO)稀釋溶劑，混合均勻后以備用；
[0070](3)脫膠過程:將步驟(2)所得的漂白非木漿溶解液緩慢滴加(0.05ml/s)在乳化機內(nèi)高速乳化的脫膠硫酸溶液(濃度3.9%)中(轉(zhuǎn)速為2000rpm)，加料完畢后，繼續(xù)混合1200s以備用；
[0071](4)抄造成型:將步驟(3)所獲得的脫膠纖維懸浮液在紙頁成型器內(nèi)抄造成型，抽濾干后繼續(xù)真空抽吸20min，取出透明狀纖維素薄膜以備用。
[0072](5)干燥成型:將步驟(4)所獲得的透明狀纖維素薄膜在室溫條件(26°C)下低壓靜置(壓力為0.03MPa)，靜置時間為28小時；低壓靜置后，將其置入壓力機以低壓低溫干燥成型，壓制壓力為0.9MPa，溫度為50°C，時間為10小時，壓制完畢后取出。
[0073]經(jīng)檢測，制備的透明纖維素薄膜的厚度為0.89mm，透明度為87%，密度為0.65g/ml，拉伸強度llOMPa，彈性模量為1.9GPa。
[0074]實施例7
[0075]一種透明纖維素薄膜的制備方法，包括如下步驟和工藝條件:
[0076]( I)纖維干燥:將漂白廢紙漿在105°C條件下氣流干燥至絕干狀態(tài)；
[0077](2)漂白廢紙漿的溶解:加入在1-甲基-3 -烯丙基咪唑氯鹽離子液體(AMIMCl)中漂白廢紙漿，其漂白廢紙漿占溶劑質(zhì)量濃度為1%，在溫度為150°C溶解，溶解完畢后，力口入20倍質(zhì)量比的二甲基亞砜(DMSO)稀釋溶劑，混合均勻后以備用；
[0078](3)脫膠過程:將步驟(2)所得的漂白廢紙漿溶解液緩慢滴加(lml/s)在高速混合機內(nèi)高速混合的脫膠水溶液(NaOH溶液濃度2.5%)中(轉(zhuǎn)速為5000rpm)，加料完畢后，繼續(xù)混合IOOs以備用；
[0079](4)抄造成型:將步驟(3)所獲得的脫膠纖維懸浮液在紙頁成型器內(nèi)抄造成型，抽濾干后繼續(xù)真空抽吸lOmin，取出透明狀纖維素薄膜以備用。
[0080](5)干燥成型:將步驟(4)所獲得的透明狀纖維素薄膜在室溫條件(28°C)下低壓靜置(壓力為0.04MPa)，靜置時間為40小時；低壓靜置后，將其置入壓力機以低壓低溫干燥成型，壓制壓力為1.2MPa，溫度為36°C，時間為72小時，壓制完畢后取出。
[0081]經(jīng)檢測，制備的透明纖維素薄膜的厚度為0.02mm，透明度為85%，密度為0.41g/ml，拉伸強度llOMPa，彈性模量為2.2GPa。
[0082]實施例8
[0083]一種透明纖維素薄膜的制備方法，包括如下步驟和工藝條件:
[0084]( I)纖維干燥:將漂白廢紙漿在105°C條件下氣流干燥至絕干狀態(tài)；
[0085](2)漂白廢紙漿的溶解:加入在BMMC1/AMMC1混合離子液體中漂白廢紙漿，其漂白廢紙漿占溶劑質(zhì)量濃度為6.5%，溶解溫度為85°C溶解，溶解完畢后，加入25倍質(zhì)量比的二甲基亞砜(DMSO)稀釋溶劑，混合均勻后以備用；
[0086](3)脫膠過程:將步驟(2)所得的漂白廢紙漿溶解液緩慢滴加(0.5ml/s)在高速混合機內(nèi)高速混合的脫膠水溶液(硫酸銨溶液(濃度1% -10%))中(轉(zhuǎn)速為6000rpm)，加料完畢后，繼續(xù)混合1200s以備用；
[0087](4)抄造成型:將步驟(3)所獲得的脫膠纖維懸浮液在紙頁成型器內(nèi)抄造成型，抽濾干后繼續(xù)真空抽20min，取出透明狀纖維素薄膜以備用。[0088](5)干燥成型:將步驟(4)所獲得的透明狀纖維素薄膜在室溫條件(22°C)下低壓靜置(壓力為0.03MPa)，靜置時間為40小時；低壓靜置后，將其置入壓力機以低壓低溫干燥成型，壓制壓力為3.9MPa，溫度為48°C，時間為50小時，壓制完畢后取出。
[0089]經(jīng)檢測，制備的透明纖維素薄膜的厚度為0.05mm，透明度為88%，密度為0.21g/ml，拉伸強度90MPa，彈性模量為0.8GPa。
[0090]實施例9
[0091]一種透明纖維素薄膜的制備方法，包括如下步驟和工藝條件:
[0092](I)纖維干燥:將等質(zhì)量比例的溶解漿/漂白非木漿在105°C條件下氣流干燥至絕干狀態(tài)；
[0093](2)溶解漿/漂白非木漿的溶解:加入在BMMCl離子液體溶劑中溶解漿/漂白非木漿，其溶解漿/漂白非木漿占溶劑質(zhì)量濃度為20%，溶解溫度為100°C溶解，溶解完畢后，加入10倍質(zhì)量比的二甲基亞砜(DMSO)稀釋溶劑，混合均勻后以備用；
[0094](3)脫膠過程:將步驟(2)所得的溶解漿/漂白非木漿溶解液緩慢滴加(0.02ml/s)在乳化機內(nèi)高速混合的脫膠水溶液(NaOH溶液濃度2.0%)(轉(zhuǎn)速為lOOOOrpm)，加料完畢后，繼續(xù)混合IOOOs以備用；
[0095](4)抄造成型:將步驟(3)所獲得的再生纖維素纖維懸浮液在紙頁成型器內(nèi)抄造成型，抽濾干后繼續(xù)真空抽吸12min，取出透明狀纖維素薄膜以備用。
[0096](5)干燥成型:將步驟(4)所獲得的透明狀纖維素薄膜在室溫條件(20°C)下低壓靜置(壓力為0.03MPa)，靜置時間為40小時；低壓靜置后，將其置入壓力機以低壓低溫干燥成型，壓制壓力為2.6MPa，溫度為30°C，時間為56小時，壓制完畢后取出。
[0097]經(jīng)檢測，制備的透明纖維素薄膜的厚度為0.04mm，透明度為87%，密度為0.44g/ml，拉伸強度96MPa，彈性模量為1.3GPa。
[0098]實施例10
[0099]一種透明纖維素薄膜的制備方法，包括如下步驟和工藝條件:
[0100](I)纖維干燥:將等質(zhì)量比例的漂白針葉木漿/漂白廢紙漿在105°C條件下氣流干燥至絕干狀態(tài)；
[0101](2)漂白針葉木漿/漂白廢紙漿的溶解:加入在1-甲基-3-烯丙基咪唑氯鹽離子液體(AMMCl)溶劑中漂白針葉木漿/漂白廢紙漿，其漂白針葉木漿/漂白廢紙漿占溶劑質(zhì)量濃度為12%，溶解溫度為100°C溶解，溶解完畢后，加入15倍質(zhì)量比的二甲基亞砜(DMSO)稀釋溶劑，混合均勻后以備用；
[0102](3)脫膠過程:將步驟(2)所得的漂白針葉木漿/漂白廢紙漿溶解液緩慢滴加(0.02ml/s)在高速分散機內(nèi)高速混合的脫膠水溶液(NaOH溶液濃度1.6%)(轉(zhuǎn)速為6000rpm),加料完畢后，繼續(xù)混合800s以備用；
[0103](4)抄造成型:將步驟(3)所獲得的再生纖維素纖維懸浮液在紙頁成型器內(nèi)抄造成型，抽濾干后繼續(xù)真空抽吸Ilmin，取出透明狀纖維素薄膜以備用。
[0104](5)干燥成型:將步驟(4)所獲得的透明狀纖維素薄膜在室溫條件(20°C)下低壓靜置(壓力為0.03MPa)，靜置時間為40小時；低壓靜置后，將其置入壓力機以低壓低溫干燥成型，壓制壓力為2.6MPa，溫度為30°C，時間為56小時，壓制完畢后取出。
[0105]經(jīng)檢測，制備的透明纖維素薄膜的厚度為0.03mm，透明度為92%，密度為0.35g/ml，拉伸強度102MPa，彈性模量為1.1GPa0
[0106]實施例11
[0107]一種透明纖維素薄膜的制備方法，包括如下步驟和工藝條件:
[0108](I)纖維干燥:將等質(zhì)量比例的純纖維素、微晶纖維素、溶解漿、漂白針葉木漿，漂白闊葉木漿在105°C條件下氣流干燥至絕干狀態(tài)；
[0109](2)純纖維素、微晶纖維素、溶解漿、漂白針葉木漿，漂白闊葉木漿的溶解:加入在1-甲基-3 -烯丙基咪唑氯鹽離子液體(AMIMCl)溶劑中純纖維素、微晶纖維素、溶解漿、漂白針葉木衆(zhòng)，漂白闊葉木衆(zhòng)，其純纖維素、微晶纖維素、溶解衆(zhòng)、漂白針葉木衆(zhòng)，漂白闊葉木漿占溶劑質(zhì)量濃度為15%，溶解溫度為100°C溶解，溶解完畢后，加入18倍質(zhì)量比的二甲基亞諷(DMSO)稀釋溶劑，混合均勾后以備用；
[0110](3)脫膠過程:將步驟(2)所得的純纖維素、微晶纖維素、溶解漿、漂白針葉木漿，漂白闊葉木漿溶解液緩慢滴加(0.03ml/s)在高速分散機內(nèi)高速混合的脫膠水溶液(H2SO4溶液濃度3.9%)(轉(zhuǎn)速為6000rpm)，加料完畢后，繼續(xù)混合1800s以備用；
[0111](4)抄造成型:將步驟(3)所獲得的再生纖維素纖維懸浮液在紙頁成型器內(nèi)抄造成型，抽濾干后繼續(xù)真空抽吸12min，取出透明狀纖維素薄膜以備用。
[0112](5)干燥成型:將步驟(4)所獲得的透明狀纖維素薄膜在室溫條件(20°C)下低壓靜置(壓力為0.03MPa)，靜置時間為40小時；低壓靜置后，將其置入壓力機以低壓低溫干燥成型，壓制壓力為2.8MPa，溫度為30°C，時間為60小時，壓制完畢后取出。
[0113]經(jīng)檢測，制備的透明纖維素薄膜的厚度為0.03mm，透明度為92%，密度為0.35g/ml，拉伸強度99MPa，彈性模量為0.98GPa。
[0114]實施例12
[0115]一種透明纖維素薄膜的制備方法，包括如下步驟和工藝條件:
[0116](I)纖維干燥:將等質(zhì)量比例的漂白非木漿、漂白廢紙漿纖維在105°C條件下氣流干燥至絕干狀態(tài)；
[0117](2)漂白非木漿、漂白廢紙漿纖維的溶解:加入在1-甲基-3 - 丁基咪唑氯鹽離子液體(BMMCl)溶劑中漂白非木漿、漂白廢紙漿纖維，其漂白非木漿、漂白廢紙漿纖維占溶劑質(zhì)量濃度為20%，溶解溫度為90°C溶解，溶解完畢后，加入20倍質(zhì)量比的二甲基亞砜(DMSO)稀釋溶劑，混合均勻后以備用；
[0118](3)脫膠過程:將步驟(2)所得的漂白非木漿、漂白廢紙漿纖維溶解液緩慢滴加(0.03ml/s)在高速乳化機內(nèi)高速混合的脫膠水溶液(NaOH溶液濃度1.8%)(轉(zhuǎn)速為6000rpm)，加料完畢后，繼續(xù)混合1200s以備用；
[0119](4)抄造成型:將步驟(3)所獲得的再生纖維素纖維懸浮液在紙頁成型器內(nèi)抄造成型，抽濾干后繼續(xù)真空抽吸12min，取出透明狀纖維素薄膜以備用。
[0120](5)干燥成型:將步驟(4)所獲得的透明狀纖維素薄膜在室溫條件(20°C)下低壓靜置(壓力為0.03MPa)，靜置時間為40小時；低壓靜置后，將其置入壓力機以低壓低溫干燥成型，壓制壓力為2.8MPa，溫度為30°C，時間為60小時，壓制完畢后取出。
[0121]經(jīng)檢測，制備的透明纖維素薄膜的厚度為0.03mm，透明度為91%，密度為0.33g/ml，拉伸強度102MPa，彈性模量為2.3GPa。
【權(quán)利要求】
1.一種透明纖維素薄膜的制備方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件: (1)纖維干燥:將植物纖維素干燥至絕干狀態(tài)； (2)植物纖維素的溶解:將干燥后的植物纖維素加入到纖維素溶劑中，控制植物纖維素占纖維素溶劑質(zhì)量的為0.01 - 20%,在溫度為-20 - 150°C下溶解,溶解完畢后,混合均勻后以備用； (3)脫膠過程:將步驟(2)所得的植物纖維素溶液以0.01 -lml/s的量緩慢滴加到轉(zhuǎn)速為1000 -12000rpm高速混合的脫膠溶液中，加料完畢后，繼續(xù)混合5s -3600s以備用；所述脫膠溶液為水溶液、硫酸溶液、NaOH溶液或硫酸銨溶液； (4)抄造成型:將步驟(3)所獲得的脫膠纖維懸浮液在紙頁成型器內(nèi)抄造成型，抽濾干后繼續(xù)真空抽吸10 - 30min，取出透明狀纖維素薄膜以備用； (5)干燥成型:將步驟(4)所獲得的透明狀纖維素薄膜在室溫條件下壓力為0.01 -0.05MPa低壓靜置,靜置時間為1-48小時；低壓靜置后，將其置入壓力機以低壓低溫干燥成型，壓制壓力為0.5 - 5MPa，溫度為25 - 50°C，時間為1- 72小時，壓制完畢后取出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明纖維素薄膜的制備方法，其特征在于，所述的植物纖維素為純纖維素、微晶纖維素、溶解漿、漂白針葉木衆(zhòng)，漂白闊葉木漿、漂白非木漿和漂白廢紙漿纖維中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明纖維素薄膜的制備方法，其特征在于，所述的纖維素溶劑為1-甲基-3 - 丁基咪唑氯鹽離子液體、1-甲基-3 -烯丙基咪唑氯鹽離子液體、BMIMCl/AMIMCl混合離子液體、1-甲基-3 -乙基咪唑亞磷酸氫鹽離子液體、NMMO溶劑體系、尿素/氫氧化鈉溶劑體系或DMAc/LiCl溶劑體系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明纖維素薄膜的制備方法，其特征在于，所述的高速乳化過程是采用乳化機或高速分散機或高速水力剪切機高速運轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明纖維素薄膜的制備方法，其特征在于，步驟(2)溶解完畢后還包括加入相對于纖維素溶劑O - 50倍體積的二甲基亞砜稀釋溶劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明纖維素薄膜的制備方法，其特征在于，所述的脫膠溶液為硫酸溶液、NaOH溶液或硫酸銨溶液時，質(zhì)量濃度為0.1% - 10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明纖維素薄膜的制備方法，其特征在于，所述的將植物纖維素干燥至絕干狀態(tài)是在溫度為100°c - 110°C條件下干燥。
8.一種制備透明纖維素薄膜，其特征在于，其由權(quán)利要求1 - 7任一項所述制備方法制得，該薄膜的密度為0.1 - 1.2g/ml，厚度為0.01 - 2mm，透明度為40 - 95%。
【文檔編號】D21C3/22GK103898802SQ201410114346
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】劉德桃, 陳進波, 陳克復(fù) 申請人:華南理工大學(xué)