本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備方法。
背景技術(shù)：
聚乙烯醇是重要的化工原料，聚乙烯醇分子中既含有親水性高活性的羥基又含有疏水性的乙?；鶊F(tuán)，通過(guò)改變其聚合度、羥基和乙?；鶊F(tuán)的比例及空間結(jié)構(gòu)，可使其性能發(fā)生很大的改變。聚乙烯醇因具有適宜的相變溫度、高潛熱容、固-液相變時(shí)較小的體積變化和優(yōu)良的耐熱、耐化學(xué)等優(yōu)良性能，被廣泛應(yīng)用于制藥、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。因此，聚乙烯醇被廣泛用于膠黏劑、涂料、乳化劑、紙加工助劑、紡織、薄膜、液晶顯示器、包裝、建筑、醫(yī)藥、電子、化妝品、石油開采、安全玻璃、木材加工、農(nóng)業(yè)和冶金業(yè)等行業(yè)，具有較高的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度。
納米纖維素（ncc）具有高可及性、高比表面積、有效活性中心多以及其敏感度高等優(yōu)點(diǎn)，因此，通過(guò)接枝ncc制備得到復(fù)合相變材料，可制備得到高相變焓納米纖維素基復(fù)合相變材料，但因納米纖維素幾乎不溶于一般溶劑，很難直接接枝聚乙烯醇制備得到納米纖維素基復(fù)合相變材料。因此解決現(xiàn)有技術(shù)因納米纖維素幾乎不溶于一般溶劑，很難直接接枝聚乙烯醇制備得到納米纖維素基復(fù)合相變材料的問(wèn)題是研發(fā)人員研究的一個(gè)重要方面。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)因納米纖維素幾乎不溶于一般溶劑，很難直接接枝聚乙烯醇制備得到納米纖維素基復(fù)合相變材料的問(wèn)題，而提供一種聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備方法。
一種聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：
步驟（1），納米纖維素晶須懸浮液的制備：
取納米纖維素分散加入到硫酸溶液中，在溫度為50-60℃的條件下酸解2-4h，得到納米纖維素懸浮液，在轉(zhuǎn)速為5000-8000r/min的條件下將得到的納米纖維素懸浮液離心15-25min，離心后取上層容液，使用磁力攪拌器攪拌后得到納米纖維素分散液，再用超聲波振動(dòng)儀以12000-14000rmp聲振4-8min，以4500-5500rmp分離25-30min得到納米纖維素晶須懸浮液；
步驟（2），聚乙烯醇懸浮液的制備：
取聚乙烯醇和去離子水加入燒瓶中，進(jìn)行磁力攪拌20-40min，在85-95℃水浴條件下冷凝回流，待到聚乙烯醇完全溶解以后，取0.06-0.09mm篩進(jìn)行過(guò)濾得到濃度為10wt%的聚乙烯醇溶液；
步驟（3），聚乙烯醇/納米纖維素混合溶液的制備：
取濃度為10wt%的聚乙烯醇溶液于燒瓶中，加入納米纖維素晶須懸浮液，將燒瓶置于超聲波震動(dòng)儀中，超聲波振動(dòng)20-40min后，進(jìn)行劇烈機(jī)械攪拌，攪拌混合均勻后得到聚乙烯醇/納米纖維素混合溶液；
步驟（4），聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備：
將步驟（3）得到的混合溶液使用布氏漏斗和聚乙烯濾紙，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后，將得到的濕膜和濾紙一塊取下，放置于兩個(gè)金屬板之間，在75-85℃溫度干燥23-26h，得到聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜。
進(jìn)一步地，步驟（1）所述的納米纖維素的懸浮液的制備原料選自黃麻、日本柳杉、桉木漿、竹漿或秸稈；所述硫酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%-60%，所述的納米纖維素分散液的濃度為0.2％-0.4%，所述的納米纖維素晶須懸浮液的納米纖維素晶須的直徑為7-8nm，長(zhǎng)度為100-200nm。
進(jìn)一步地，步驟(3)所述的納米纖維素晶須懸浮液與10%聚乙烯醇溶液的重量比為1:(25-60)。
進(jìn)一步地，步驟（1）所述的聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的厚度為0.010-0.020mm。
本發(fā)明的有益效果：（1）經(jīng)過(guò)改性后的復(fù)合膜材料降低了納米纖維素的極性和親水性，使納米纖維素和聚乙烯醇和聚乙烯的界面相容性得到了提高；（2）與納米纖維素膜相比較，聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度可提高25%-33%；（3）本發(fā)明制備的聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜在160℃以下無(wú)熱分解，相變焓值可高達(dá)134.6j/g，與現(xiàn)有接枝共聚復(fù)合相變材料相變焓一般低于100j/g相比，至少提高34.6%，因此復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性有較大的提高。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，
實(shí)施例1
一種聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：
步驟（1），納米纖維素懸晶須浮液的制備：
取納米纖維素分散加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的硫酸溶液中，在溫度為50℃的條件下酸解2h，得到納米纖維素懸浮液，在轉(zhuǎn)速為5000r/min的條件下將得到的納米纖維素懸浮液離心15min，離心后取上層容液，使用磁力攪拌器攪拌后得到濃度為0.2wt%的納米纖維素分散液，再用超聲波振動(dòng)儀以12000rmp聲振4min，以4500rmp分離25min得到納米纖維素晶須懸浮液，所述的納米纖維素晶須懸浮液的納米纖維素晶須的直徑為7-8nm，長(zhǎng)度為100-200nm；
步驟（2），聚乙烯醇懸浮液的制備：
取聚乙烯醇和去離子水加入燒瓶中，進(jìn)行磁力攪拌20min，在85℃水浴條件下冷凝回流，待到聚乙烯醇完全溶解以后，取0.06mm篩進(jìn)行過(guò)濾得到濃度為10wt%的聚乙烯醇溶液；
步驟（3），聚乙烯醇/納米纖維素混合溶液的制備：
取濃度為10wt%的聚乙烯醇溶液于燒瓶中，加入納米纖維素晶須懸浮液，所述的納米纖維素晶須懸浮液與聚乙烯醇溶液的重量比為1:25，將燒瓶置于超聲波震動(dòng)儀中，超聲波振動(dòng)20min后，進(jìn)行劇烈機(jī)械攪拌，攪拌混合均勻后得到聚乙烯醇/納米纖維素混合溶液；
步驟（4），聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備：
將步驟（3）得到的混合溶液使用布氏漏斗和聚乙烯濾紙，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后，將得到的濕膜和濾紙一塊取下，放置于兩個(gè)金屬板之間，在75℃溫度干燥23h，得到厚度為0.010mm的聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜。
步驟（1）所述的納米纖維素的懸浮液的制備原料選自黃麻。
實(shí)施例2
一種聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：
步驟（1），納米纖維素晶須懸浮液的制備：
取納米纖維素分散加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的硫酸溶液中，在溫度為60℃的條件下酸解4h，得到納米纖維素懸浮液，在轉(zhuǎn)速為8000r/min的條件下將得到的納米纖維素懸浮液離心25min，離心后取上層容液，使用磁力攪拌器攪拌后得到濃度為0.4wt%的納米纖維素分散液，再用超聲波振動(dòng)儀以14000rmp聲振8min，以5500rmp分離30min得到納米纖維素晶須懸浮液，所述的納米纖維素晶須懸浮液的納米纖維素晶須的直徑為7-8nm，長(zhǎng)度為100-200nm；
步驟（2），聚乙烯醇懸浮液的制備：
取聚乙烯醇和去離子水加入燒瓶中，進(jìn)行磁力攪拌35min，在95℃水浴條件下冷凝回流，待到聚乙烯醇完全溶解以后，取0.09mm篩進(jìn)行過(guò)濾得到濃度為10wt%的聚乙烯醇溶液；
步驟（3），聚乙烯醇/納米纖維素混合溶液的制備：
取濃度為10wt%的聚乙烯醇溶液于燒瓶中，加入納米纖維素晶須懸浮液，所述的納米纖維素晶須懸浮液與聚乙烯醇溶液的重量比為1:60，將燒瓶置于超聲波震動(dòng)儀中，超聲波振動(dòng)40min后，進(jìn)行劇烈機(jī)械攪拌，攪拌混合均勻后得到聚乙烯醇/納米纖維素混合溶液；
步驟（4），聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備：
將步驟（3）得到的混合溶液使用布氏漏斗和聚乙烯濾紙，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后，將得到的濕膜和濾紙一塊取下，放置于兩個(gè)金屬板之間，在85℃溫度干燥26h，得到厚度為0.020mm的聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜。
步驟（1）所述的納米纖維素的懸浮液的制備原料選自黃麻。
實(shí)施例3
一種聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：
步驟（1），納米纖維素晶須懸浮液的制備：
取納米纖維素分散加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%的硫酸溶液中，在溫度為55℃的條件下酸解3h，得到納米纖維素懸浮液，在轉(zhuǎn)速為6500r/min的條件下將得到的納米纖維素懸浮液離心20min，離心后取上層容液，使用磁力攪拌器攪拌后得到濃度為0.3wt%的納米纖維素分散液，再用超聲波振動(dòng)儀以13000rmp聲振6min，以5000rmp分離28min得到納米纖維素晶須懸浮液，所述的納米纖維素晶須懸浮液的納米纖維素晶須的直徑為7-8nm，長(zhǎng)度為100-200nm；
步驟（2），聚乙烯醇懸浮液的制備：
取聚乙烯醇和去離子水加入燒瓶中，進(jìn)行磁力攪拌30min，在90℃水浴條件下冷凝回流，待到聚乙烯醇完全溶解以后，取0.074mm篩進(jìn)行過(guò)濾得到濃度為10wt%的聚乙烯醇溶液；
步驟（3），聚乙烯醇/納米纖維素混合溶液的制備：
取濃度為10wt%的聚乙烯醇溶液于燒瓶中，加入納米纖維素晶須懸浮液，所述的納米纖維素晶須懸浮液與聚乙烯醇溶液的重量比為1:42，將燒瓶置于超聲波震動(dòng)儀中，超聲波振動(dòng)30min后，進(jìn)行劇烈機(jī)械攪拌，攪拌混合均勻后得到聚乙烯醇/納米纖維素混合溶液；
步驟（4），聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備：
將步驟（3）得到的混合溶液使用布氏漏斗和聚乙烯濾紙，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后，將得到的濕膜和濾紙一塊取下，放置于兩個(gè)金屬板之間，在80℃溫度干燥24.5h，得到厚度為0.015mm的聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜。
步驟（1）所述的納米纖維素的懸浮液的制備原料選自竹漿。
實(shí)施例4
一種聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：
步驟（1），納米纖維素晶須懸浮液的制備：
取納米纖維素分散加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%的硫酸溶液中，在溫度為55℃的條件下酸解3h，得到納米纖維素懸浮液，在轉(zhuǎn)速為6500r/min的條件下將得到的納米纖維素懸浮液離心20min，離心后取上層容液，使用磁力攪拌器攪拌后得到濃度為0.2wt%的納米纖維素分散液，再用超聲波振動(dòng)儀以13000rmp聲振6min，以5000rmp分離28min得到納米纖維素晶須懸浮液，所述的納米纖維素晶須懸浮液的納米纖維素晶須的直徑為7-8nm，長(zhǎng)度為100-200nm；
步驟（2），聚乙烯醇懸浮液的制備：
取聚乙烯醇和去離子水加入燒瓶中，進(jìn)行磁力攪拌30min，在90℃水浴條件下冷凝回流，待到聚乙烯醇完全溶解以后，取0.074mm篩進(jìn)行過(guò)濾得到濃度為10wt%的聚乙烯醇溶液；
步驟（3），聚乙烯醇/納米纖維素混合溶液的制備：
取濃度為10wt%的聚乙烯醇溶液于燒瓶中，加入納米纖維素晶須懸浮液，所述的納米纖維素晶須懸浮液與聚乙烯醇溶液的重量比為1:60，將燒瓶置于超聲波震動(dòng)儀中，超聲波振動(dòng)30min后，進(jìn)行劇烈機(jī)械攪拌，攪拌混合均勻后得到聚乙烯醇/納米纖維素混合溶液；
步驟（4），聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備：
將步驟（3）得到的混合溶液使用布氏漏斗和聚乙烯濾紙，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后，將得到的濕膜和濾紙一塊取下，放置于兩個(gè)金屬板之間，在80℃溫度干燥24h，得到厚度為0.020mm的聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜。
步驟（1）所述的納米纖維素的懸浮液的制備原料選自竹漿。
實(shí)施例5
一種聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：
步驟（1），納米纖維素晶須懸浮液的制備：
取納米纖維素分散加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的硫酸溶液中，在溫度為50℃的條件下酸解3h，得到納米纖維素懸浮液，在轉(zhuǎn)速為6500r/min的條件下將得到的納米纖維素懸浮液離心20min，離心后取上層容液，使用磁力攪拌器攪拌后得到濃度為0.4wt%的納米纖維素分散液，再用超聲波振動(dòng)儀以13000rmp聲振6min，以5000rmp分離28min得到納米纖維素晶須懸浮液，所述的納米纖維素晶須懸浮液的納米纖維素晶須的直徑為7-8nm，長(zhǎng)度為100-200nm；
步驟（2），聚乙烯醇懸浮液的制備：
取聚乙烯醇和去離子水加入燒瓶中，進(jìn)行磁力攪拌30min，在90℃水浴條件下冷凝回流，待到聚乙烯醇完全溶解以后，取0.074mm篩進(jìn)行過(guò)濾得到濃度為10wt%的聚乙烯醇溶液；
步驟（3），聚乙烯醇/納米纖維素混合溶液的制備：
取濃度為10wt%的聚乙烯醇溶液于燒瓶中，加入納米纖維素晶須懸浮液，所述的納米纖維素晶須懸浮液與聚乙烯醇溶液的重量比為1:25，將燒瓶置于超聲波震動(dòng)儀中，超聲波振動(dòng)30min后，進(jìn)行劇烈機(jī)械攪拌，攪拌混合均勻后得到聚乙烯醇/納米纖維素混合溶液；
步驟（4），聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備：
將步驟（3）得到的混合溶液使用布氏漏斗和聚乙烯濾紙，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后，將得到的濕膜和濾紙一塊取下，放置于兩個(gè)金屬板之間，在80℃溫度干燥25h，得到厚度為0.020mm的聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜。
步驟（1）所述的納米纖維素的懸浮液的制備原料選自竹漿。
實(shí)施例6
一種聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：
步驟（1），納米纖維素晶須懸浮液的制備：
取納米纖維素分散加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的硫酸溶液中，在溫度為60℃的條件下酸解3h，得到納米纖維素懸浮液，在轉(zhuǎn)速為7000r/min的條件下將得到的納米纖維素懸浮液離心20min，離心后取上層容液，使用磁力攪拌器攪拌后得到濃度為0.3wt%的納米纖維素分散液，再用超聲波振動(dòng)儀以13000rmp聲振8min，以5000rmp分離28min得到納米纖維素晶須懸浮液，所述的納米纖維素晶須懸浮液的納米纖維素晶須的直徑為7-8nm，長(zhǎng)度為100-200nm；
步驟（2），聚乙烯醇懸浮液的制備：
取聚乙烯醇和去離子水加入燒瓶中，進(jìn)行磁力攪拌30min，在90℃水浴條件下冷凝回流，待到聚乙烯醇完全溶解以后，取0.074mm篩進(jìn)行過(guò)濾得到濃度為10wt%的聚乙烯醇溶液；
步驟（3），聚乙烯醇/納米纖維素混合溶液的制備：
取濃度為10wt%的聚乙烯醇溶液于燒瓶中，加入納米纖維素晶須懸浮液，所述的納米纖維素晶須懸浮液與聚乙烯醇溶液的重量比為1:60，將燒瓶置于超聲波震動(dòng)儀中，超聲波振動(dòng)30min后，進(jìn)行劇烈機(jī)械攪拌，攪拌混合均勻后得到聚乙烯醇/納米纖維素混合溶液；
步驟（4），聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備：
將步驟（3）得到的混合溶液使用布氏漏斗和聚乙烯濾紙，經(jīng)過(guò)過(guò)濾后，將得到的濕膜和濾紙一塊取下，放置于兩個(gè)金屬板之間，在80℃溫度干燥24h，得到厚度為0.020mm的聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜。
步驟（1）所述的納米纖維素的懸浮液的制備原料選自竹漿。
總之，本發(fā)明提出了一種聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜的制備方法，該方法提高了納米纖維素和聚乙烯醇和聚乙烯的界面相容性，與納米纖維素膜相比，制備的聚乙烯醇/納米纖維素/聚乙烯復(fù)合膜具有較高的拉伸強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。
上述僅為本發(fā)明的六個(gè)具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)的范圍的行為。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何形式的簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。