技术摘要：
本发明涉及高阻隔材料技术领域，且公开了一种高强度改性纤维素高阻隔薄膜，包括以下配方原料及组分：改性蒙脱土、改性氧化石墨烯、改性纤维素纳米晶。该一种高强度改性纤维素高阻隔薄膜，强疏水性的十七氟癸基三甲氧基硅烷接枝改性的纤维素纳米晶作为薄膜的基体，增强  全部
背景技术：
高阻隔薄膜是把气体阻隔性很强的材料与热缝合性、水分阻隔性很强的聚烯烃制 备而成的多层结构薄膜，大多是为石油基聚合物薄膜，如聚乙烯醇涂布、聚偏二氯乙烯和乙 烯/乙烯醇共聚物高阻隔性材料等，在食品、药品等包装材料上具有广泛的应用，但是石油 基聚合物材料的过度使用，不仅会导致石油资源的大量消耗，同时会对自然环境造成严重 污染。 纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，是世界上蕴藏量最丰富的天 然高分子化合物，生产原料来源于木材、稻草、芦苇、甘蔗渣等，常用的纤维素有多聚合纤维 素、木质素纤维、纤维素醚、甲基纤维素等，纤维素是一种可再生生物基聚合物，具有成本 低、绿色环保、和可生物降解等优点，在学术研究和工业制造中具有广泛的应用，是一种极 具潜力的生物基包装材料，但是目前的纤维素材料的对气体和水的阻隔性能较差，并且纤 维素材料的韧性不高，弹性模量较低，以及拉伸强度等力学性能较差，大大降低了纤维素材 料在高阻隔材料中的应用价值。 (一)解决的技术问题 针对现有技术的不足，本发明提供了一种高强度改性纤维素高阻隔薄膜及其制 法，解决了纤维素材料对空气和水的阻隔性能较差的问题，同时解决了纤维素材料的力学 性能不高的问题。 (二)技术方案 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度改性纤维素高阻隔薄膜， 包括以下按重量份数计的配方原料及组分：1-4份改性蒙脱土、1-3份改性氧化石墨烯、93- 98份改性纤维素纳米晶。 优选的，所述改性蒙脱土制备方法包括以下步骤： (1)向反应瓶中加入物质的量浓度为0.005-0.01mol/L的稀盐酸溶液，再加入蒙脱 土，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理40-60min，超声频率为25-30KHz，向溶 液中加入十八烷基三甲基溴化铵，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至70-80℃，匀速搅拌 反应3-5h。 (2)将溶液过滤除去溶剂，依次使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，将 固体产物置于行星球磨机中，加入适量的乙醇溶剂，公转转速为620-680rpm，直至物料通过 1500-2000目网筛，将溶液减压蒸馏除去溶剂，并充分干燥，制备得到十八烷基三甲基接枝 的改性蒙脱土。 优选的，所述蒙脱土平均粒径为38-45um，蒙脱土与十八烷基三甲基溴化铵的质量 比为1:3-5。 3 CN 111574752 A 说　明　书 2/8 页 优选的，所述油浴锅包括外框，外框的内部活动安装有内胆，内胆内嵌有浴锅，浴 锅的顶部放置有锅盖，外框的右侧固定连接有控制台，控制台(5)的正面设置有控制面板和 开关。 优选的，所述改性氧化石墨烯制备方法包括以下步骤： (1)向反应瓶中加入乙醇溶剂和氧化石墨烯，将反应瓶置于超声处理仪中，在40- 50℃下进行超声分散处理20-40min，超声频率为25-35KHz，再加入十二胺，继续超声处理1- 2h，将反应瓶置于油浴锅中，加热至90-110℃，匀速搅拌回流反应25-30h，将溶液减压浓缩 除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体，并充分干燥，制备得到十二胺接枝的改性氧化石墨 烯。 优选的，所述氧化石墨烯平均厚度为1nm，平均片径为2.5um，氧化石墨烯与十二胺 的质量比为1:4-6。 优选的，所述改性纤维素纳米晶制备方法包括以下步骤： (1)向反应瓶中加入乙醇和蒸馏水混合溶剂，两者体积比22-28:1，再加入纤维素 纳米晶和十七氟癸基三甲氧基硅烷，将反应瓶置于超声处理仪中，在40-50℃下进行超声分 散处理1-2h，超声频率为25-35KHz，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至80-90℃，匀速搅拌 回流反应15-20h，将溶液减压浓缩除去溶剂，依次使用蒸馏水和乙醇洗涤固体，并充分干 燥，制备得到十七氟癸基三甲氧基硅烷接枝的改性纤维素纳米晶。 优选的，所述纤维素纳米晶和十七氟癸基三甲氧基硅烷的质量比为1:2.5-4。 优选的，所述高强度改性纤维素高阻隔薄膜制备方法包括以下步骤： (1)向反应瓶中加入蒸馏水和丙酮混合溶剂，两者体积比为1:3-5，再加入1-4份改 性蒙脱土和93-98份改性纤维素纳米晶，将反应瓶置于超声处理仪中，进行超声分散处理1- 2h，超声频率为30-40KHz，再加入1-3份改性氧化石墨烯，进行超声处理2-3h。 (2)将溶液均匀涂覆在玻璃板上，控制薄膜厚度为2-4um，自然挥发干燥，将薄膜取 下后置于乙醇溶剂中浸渍3-5h，取出薄膜并干燥，制备得到高强度改性纤维素高阻隔薄膜。 (三)有益的技术效果 与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果： 该一种高强度改性纤维素高阻隔薄膜，使用强疏水性的十七氟癸基三甲氧基硅烷 接枝改性的纤维素纳米晶作为薄膜的基体，大幅增强了纤维素薄膜的疏水性能，减少了水 分子在薄膜上的附着，从而减少水分的渗入，提高了纤维素薄膜对水的阻隔性能。 该一种高强度改性纤维素高阻隔薄膜，氧化石墨烯具有独特的石墨化平面的纳米 片状结构，比表面积巨大和纵横比很高，其独特的纳米片层状结构，能够增加气体分子的渗 透路径，从而减少气体的渗透面积，通过疏水性的长烷基链的十二胺接枝氧化石墨烯，作为 纳米阻隔填料进入纤维素分子的间隙中，在增强了纤维素材料对空气中氧气的阻隔性能的 同时，提高了材料的疏水性能，并且氧化石墨烯的长烷基链与纤维素相互交联，不仅增强了 纤维素材料的拉伸强度和断裂强度，而且改善了氧化石墨烯在纤维素材料中的相容性和分 散性能，减少了氧化石墨烯的团聚和聚集的现象。 该一种高强度改性纤维素高阻隔薄膜，使用十八烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土， 有机蒙脱土在纤维素材料中具有良好的相容性和分散性，并且有机蒙脱土的烷基链结构也 改善了材料的疏水性能，蒙脱土具有天然的片层纳米结构，纤维素纳米晶可以插入其片层 4 CN 111574752 A 说　明　书 3/8 页 结构中，从而增强了纤维材料的弹性模量和弯曲强度等力学性能。 附图说明 图1为本发明连接结构主视图； 图2为本发明连接结构剖视图； 图3为本发明连接结构俯视图。 图中：1-外框、2-内胆、3-浴锅、4-锅盖、5-控制台、6-控制面板、7-开关。
技术实现要素：
为实现上述目的，本发明提供如下