PVA-再生纤维素膜阻隔性能的研究文献综述

 2022-07-26 02:07

纤维素(cellulose)是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖,占植物界碳含量的50%以上。随着环境问题的日益严峻以及石油、煤炭等储量的急剧减少,大家逐渐将目光集中到可再生资源的开发与利用上,尤其是在材料的制备与应用领域。纤维素是自然界中分布最广、储量最大的天然高分子物质,具有廉价、易得、无毒、再生性好、环境友好等诸多优点。植物通过光合作用每年产生约 1500亿吨纤维素[1],这些纤维素被认为是未来开发新能源与新材料的重要原料,受到越来越多的关注。目前,纤维素被广泛应用于燃料乙醇、造纸、服装、渗透膜等领域[2]所以纤维素被认为是未来能源和化工的主要原料。但是,纤维素是由葡萄糖基通过糖苷键连接形成的线性结构高分子。这种结构具有分子间和分子内含有大量氢键和纤维素的高结晶度,不利于其溶解在一般溶剂中,极大限制了纤维素的应用。

目前,纤维素溶剂体系主要分为传统溶剂体系和新型溶剂体系两大类。其中,传统溶剂体系存在环境污染严重、纤维素发生氧化降解等诸多问题,而新型溶剂体系在溶解能力或是环境污染方面有了明显的改善[3]。近年来,通过新型纤维素溶剂溶解再生之后制备出了一系列的再生纤维素膜,其优异的性能和环境友好特点有望部分替代石油基高分子在实际生产中的应用[4]。然而,新型纤维素溶

剂溶解再生之后得到的再生纤维素膜性质普遍比较单一,且在强度和热稳定性以及透水性等方面与高性能石油基高分子有一定的差距[5]。

随着人们对于环境保护的意识也越来越强烈以及可持续发展的追求日益深入,人们就把目光投入到新能源的开发上,生物质纤维素能源理所当然成为热点关注对象。

在能源危机和环境问题日益严峻的当下,具有易得.无毒.再生性好.生物可降解.环境友好等优点的生物质纤维素开发具有重要的战略意义。通过添加功能性填料或增强物有望克服这一问题,并且赋予纤维素基膜新的功能,将进一步扩大纤维素的应用范围。在此,通常把由纤维素在纤维素溶剂体系中溶解再生,与填料复合得到的膜叫做功能性再生纤维素复合膜。因此,深入研究纤维素溶剂的溶解机制及功能性再生纤维素复合膜的物理化学结构,进而改善纤维素基材料的性能,开拓纤维素基材料在柔性材料、防伪材料、光催化材料、生物传感器等高端智能材料领域中的应用,成为了世界各国竞相开展的研究热点。

本实验通过PVA的水溶液溶解纤维素得到的再生纤维素膜具有高透明度,良好机械特性和氧气阻隔性能的复合膜在作为食品包装膜等包装材料方面具有巨大的潜能。

纤维素(cellulose)是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖,占植物界碳含量的50%以上。随着环境问题的日益严峻以及石油、煤炭等储量的急剧减少,大家逐渐将目光集中到可再生资源的开发与利用上,尤其是在材料的制备与应用领域。纤维素是自然界中分布最广、储量最大的天然高分子物质,具有廉价、易得、无毒、再生性好、环境友好等诸多优点。植物通过光合作用每年产生约 1500亿吨纤维素[1],这些纤维素被认为是未来开发新能源与新材料的重要原料,受到越来越多的关注。目前,纤维素被广泛应用于燃料乙醇、造纸、服装、渗透膜等领域[2]所以纤维素被认为是未来能源和化工的主要原料。但是,纤维素是由葡萄糖基通过糖苷键连接形成的线性结构高分子。这种结构具有分子间和分子内含有大量氢键和纤维素的高结晶度,不利于其溶解在一般溶剂中,极大限制了纤维素的应用。

目前,纤维素溶剂体系主要分为传统溶剂体系和新型溶剂体系两大类。其中,传统溶剂体系存在环境污染严重、纤维素发生氧化降解等诸多问题,而新型溶剂体系在溶解能力或是环境污染方面有了明显的改善[3]。近年来,通过新型纤维素溶剂溶解再生之后制备出了一系列的再生纤维素膜,其优异的性能和环境友好特点有望部分替代石油基高分子在实际生产中的应用[4]。然而,新型纤维素溶

剂溶解再生之后得到的再生纤维素膜性质普遍比较单一,且在强度和热稳定性以及透水性等方面与高性能石油基高分子有一定的差距[5]。LU 等[14]利用[AMIM]Cl,成功制得再生纤维素-PVA 复合膜,其实验结果表明,当复合膜中 PVA含量低于 6%时成膜性较好,但是,当 PVA 含量高于

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