本發明涉及天然高分子，具體涉及一種改性纖維素膜及其制備方法和應用。

背景技術：

1、纖維素是一種豐富的可再生生物天然材料，具有生物相容性、可生物降解性和環境友好性等優點，在膜材料中得到了廣泛的應用。纖維素主要由碳(c)、氫(h)、氧(o)三種元素組成，易燃，易滋生細菌。在燃燒的化學反應過程中，纖維素內部的碳和氫通過氧化與氧發生反應，釋放出大量的能量。棉纖維具有多孔疏松的結構，具有較強的吸濕性，為細菌的繁殖創造了有利條件，使其容易滋生細菌。因此對纖維素進行針對性改性，改變其阻燃性能、抗菌性能具有十分重要的意義。因此，需要一種利用纖維素羥基改性，同時賦予其阻燃、抗菌功能的方法。

2、纖維素材料可通過浸漬、噴涂、共混、涂覆以及其他整理方法來實現阻燃性。纖維素材料的抗菌能力可以通過添加活性劑來增強，包括氧化鋅納米顆粒、季銨化合物、銀納米顆粒以及生物材料。然而，目前這些纖維素整理方法有許多局限性。添加的阻燃劑和抗菌劑的耐水性不足。根據標準化水洗試驗，纖維素的阻燃性和耐水性明顯降低，無法滿足長期使用要求。此外，如果纖維素同時具有阻燃和抗菌性能，則加工工藝復雜，添加劑用量大，制備的功能性纖維素實用性差。因此，賦予纖維素材料固有的阻燃和抗菌作用具有重要意義。

技術實現思路

1、本發明的目的是解決現有技術中存在的上述問題，提供一種具有阻燃、抗菌功能的改性纖維素膜的制備方法。其解決了先喲纖維素阻燃性能耐久性差，而直接對纖維素進行化學阻燃改性，會降低纖維素的聚合度，大大降低膜材料機械強度的問題。

2、為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

3、一種改性纖維素膜的制備方法，包括如下步驟：

4、s1稱取纖維素3～5重量份，尿素5～15重量份加入到100～200重量份的n,n-二甲基乙酰胺中，150～170℃下攪拌4～8h，反應結束后過濾，烘干獲得纖維素氨基甲酸酯；

5、s2取步驟s1中的纖維素氨基甲酸酯3～6重量份加入到磷酸氫二銨1～8重量份、尿素5～20重量份和水50～100重量份的溶液中，均勻混合10～30min后超聲處理5～15min，烘干后在150～170℃下加熱20～40min，攪拌完成磷酸化，冷熱水交替洗滌干燥后得到磷酸化纖維素氨基甲酸酯；

6、s3將步驟s2中的磷酸化纖維素氨基甲酸酯2～6重量份加入到堿性溶液中，在-8～-14℃下溶解得到磷酸化纖維素氨基甲酸酯溶液；

7、s4將步驟s3中的磷酸化纖維素氨基甲酸酯溶液在玻璃板上壓延后置于硫酸重量份4～14，水重量份50～150的凝固浴中室溫凝固1～10min，浸泡洗凈后得到磷酸化纖維素氨基甲酸酯膜。優選地，凝固浴溫度為10～30℃。

8、進一步地，本發明所述阻燃改性纖維素膜的制備方法，還包括：s5將步驟s4中的纖維素膜置于ph為2～6的次氯酸鈉溶液中20～60min氯化，室溫下浸泡干燥得到阻燃、抗菌纖維素膜。優選地，s5中ph為5～6。

9、所述堿性溶液為溶解纖維素溶液，包括6～12重量份的氫氧化鈉(或氫氧化鉀、氫氧化鋰)、8～16重量份的尿素(或硫脲)和水。

10、本發明還提供了一種阻燃、抗菌多功能纖維素膜，采用以上方法制備而成。

11、本發明所述纖維素膜能夠作為包裝膜、過濾膜的應用。其較好的阻燃抗菌性能，以及疏水效果，使其特別適合作為活性包裝膜材料使用。

12、與現有技術相比，本發明的有益效果：

13、(1)本發明將磷酸銨基團通過共價結合的方式接枝在纖維素氨基甲酸酯表面，使纖維素膜具有了本征的阻燃效果，提高了阻燃效果的耐久性；

14、(2)本發明先進行氨基甲酸酯化反應，然后再進行磷酸化反應，能夠更好地平衡膜材料的阻燃性能和機械性能，而且氨基甲酸酯中的氨基能夠再次與次氯酸鈉反應得到了n-鹵氨結構，使其獲得了阻燃和抗菌雙重效果；

15、(3)本發明纖維素進行接枝改性后，表面大量親水羥基被結合，提高其疏水性可擴大其在活性包裝領域的應用；

16、(4)本發明所述阻燃、抗菌多功能纖維素膜的制備方法簡單，制備得到的阻燃、抗菌多功能纖維素膜厚度均一性高，膜表面平整，透光度高(90％左右)，且擁有較高的力學性能。

技術特征：

1.一種改性纖維素膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的改性纖維素膜的制備方法，其特征在于，s5將步驟s4中的纖維素膜置于p?h為2～6的次氯酸鈉溶液中20～60min氯化，室溫下浸泡干燥得到阻燃、抗菌纖維素膜。

3.根據權利要求2所述的改性纖維素膜的制備方法，其特征在于，s5中ph為5～6。

4.根據權利要求1所述的改性纖維素膜的制備方法，其特征在于，所述堿性溶液為溶解纖維素溶液，包括6～12重量份的氫氧化鈉(或氫氧化鉀、氫氧化鋰)、8～16重量份的尿素(或硫脲)和水。

5.一種權利要求1-4任一項所述方法制備的改性纖維素膜。

6.權利要求5所述改性纖維素膜作為包裝膜、過濾膜的應用。

7.根據權利要求6所述的應用，其特征在于，改性纖維素膜作為活性包裝膜的應用。

技術總結
本發明公開一種改性纖維素膜及其制備方法和應用，屬于纖維素膜制備技術領域，該方法包括：纖維素氨基甲酸酯的制備及磷酸化、含磷酸化纖維素氨基甲酸酯的溶液與凝固浴接觸成型、洗滌得到再生纖維素膜、纖維素膜氯化；所述含磷酸化氨基甲酸酯的溶液含有8wt％堿、12％尿素；所述凝固浴為8wt％硫酸水溶液；接觸條件包括：溫度為0?25℃；氯化條件為8wt％，pH＝5.5的次氯酸鈉溶液。本發明所述的方法制備的再生纖維素膜具有抗菌、阻燃和疏水性能。

技術研發人員：張剛強,邢文浩,徐英俊
受保護的技術使用者：青島大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24