竹纳米纤维素膜制备、表征及其性能研究

作者：李岷钊; 朱恩清; 杨静; 杨海艳; 王大伟; 史正军^*

来源：林产化学与工业, 2023, 43(06): 1-7.

• 竹材
• 膜材料
• 阻隔性能
• 透光性能

为制备力学性能优良、透光性能好以及阻隔性能较佳的可再生生物质基膜材料，以漂白硫酸盐竹浆纤维(BP)为原料，先制备竹纳米纤维素(B-CNF),再通过高碘酸钠氧化改性的方法对竹纤维中纤维素的分子结构进行调控，制备了以竹材为基质的竹纳米纤维素膜材料。当NaIO4氧化处理0.5、 1.5、 3 h时，所得氧化竹纳米纤维素分别标记为OB-CNF-0.5、OB-CNF-1.5和OB-CNF-3,对应制备的膜材料分别标记为OBF-0.5、OBF-1.5和OBF-3,B-CNF制备的膜材料为BF。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等方法对膜材料进行了表征，并测试了其力学性能、透光性能、水蒸气和氧气阻隔性能。结果表明：高碘酸盐氧化可成功地在竹纤维的纤维素分子长链中引入醛基，随着NaIO4氧化时间延长至3.0 h,竹纳米纤维素中含醛基量增加至1.23 mmol/g;与BF相比，随着氧化时间的延长，竹纳米纤维素基膜材料会逐渐出现分层结构，在波长为600 nm处的透光率从82.24%增加至97.49%,水蒸气透过量(WVTR)从0.35 g·mm/(m2·h·kPa)降低至0.13 g·mm/(m2·h·kPa),氧气透过量(OTR)从4.37×10-3 cm3/(m2·d·Pa)降低到1.68×10-5 cm3/(m2·d·Pa)。膜材料OBF-1.5的综合性能较好，拉伸强度为42.85 MPa,断裂伸长率为8.88%,在600 nm处透光率超过90%,水蒸气透过量为0.14 g·mm/(m2·h·kPa),氧气透过量为1.68×10-5 cm3/(m2·d·Pa)

• 单位
  西南林业大学