Page 78 - 《精细化工》2022年第11期

·2228· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

等晶体堆积的结构对气体有良好的阻隔性，可以有 NMMO，采用干湿法纺丝将镧系无机纳米粒子掺入
效延长气体的扩散路径，降低气体在膜内部的扩散 纤维素基体中，获得了组分间较高的相容性，复合
速率，提高再生纤维素膜的抗水性；还赋予薄膜抵 材料具有良好的机械性能。因此，这种复合纤维素
挡紫外线的功能，提高膜的热稳定性，也有利于调 在具有良好阻隔性能的同时，还有文件保护的防伪
控薄膜的孔径分布和孔隙率。 作用。对无机粒子表面进行改性，可以改善无机粒
SAEDI 等 [30] 通过在 DMAc-LiCl 制备的纤维素 子的分散性，避免无机粒子的团聚，也是提高无机
溶液中加入 ZnO 纳米粒子（ZnONPs），浇铸得到半 物与纤维素复合膜相容性的常用方法。REDDY 等 [38]
透明的再生纤维素阻隔膜。ZnONPs 的加入改善了 对 SiO 2 纳米粒子进行了 3-氨基丙基官能化改性，促
再生纤维素膜的水蒸气阻隔性能、赋予了薄膜抵挡 使 SiO 2 纳米粒子与纤维素上的羟基相互作用形成了
紫外线的功能，也增强了膜的热稳定性。但由于纤 Si—O—C 键，减少了膜内部结构的孔隙缺陷，提高
维素与无机粒子在分子水平上不互溶，无机纳米粒 了两者的相容性，得到了水蒸气阻隔以及氧气阻隔
子不利于纤维素氢键的缔合，会引起薄膜结合性能 较好的透明薄膜。对无机粒子的适当改性，可提高
下降，在外力冲击作用下影响复合材料的结构和性 其在成膜过程中的分散性和相容性，同时还可改善
能 [31] 。如何改善两者之间的相容性，是本领域亟待 纤维素膜的亲水性，从而提高其防渗透性。
解决的关键问题。 无机粒子的改性方法对复合膜的性能改善是有
研究表明，通过选择溶剂体系 [32-33] 、改进成型 限的，不同的成型方法对设备及条件提出了较高的
方式或进行无机物表面物理或化学处理 [34] ，可以有
要求，开发新型溶剂体系有一定的挑战性。因此，
效提高有机-无机混合体系的相容性。溶剂体系作为
要进一步实现再生纤维素阻隔膜的多组分相容性，
纤维素溶解再生的反应微环境，其极性对无机粒子 提高其综合阻隔性能，仍是本领域亟待解决的关键
的均匀分散具有重要的影响作用 [35] 。在水中分散良
问题。
好的无机粒子，为了提高与纤维素溶液的相容性，
可以选择水性纤维素溶剂，如碱-尿素溶剂体系；对 3 纤维素衍生物基包装阻隔膜
于超疏水的无机粒子，非水性有机溶剂体系可以作
为共溶剂，以制备均一复合膜，减少材料内部的孔 对天然纤维素上的羟基位点进行醚化、酯化、
洞和缝隙。新型成型方法中，纺丝法应用较广泛。 接枝改性等反应可以得到纤维素衍生物（图 3），改
FU 等 [36] 基于碱-尿素溶剂体系通过自下而上的纺丝 善纤维素的水溶性和加工性能 [39] 。大多数纤维素衍
法制备了纤维素与 AgNPs 的复合材料，无机粒子均 生物为潜在的绿色聚合物基质，分子链上的多种官
匀地嵌在纤维的表面和内部。相对于共混法，该复 能团有利于化学反应的发生，提高纤维素的生物相
合材料各组分结合得更紧密，有更高的拉伸强度。 容性、黏度、透明性和良好的成膜能力，从而被更
SKWIERCZYŃSKA 等 [37] 将亲水的纤维素溶解于 多地应用于阻隔膜。

图 3 用于阻隔膜的部分纤维素衍生物的代表
Fig. 3 Representative of partial cellulose derivatives for barrier film