一种原位附着磁性纳米生物质纤维双层抗紫外薄膜制备方法

本发明属于生物质纤维复合材料领域，主要涉及种原位附着磁性纳米生物质纤维双层抗紫外薄膜制备方法。

背景技术：

1、纳米生物质多层纤维薄膜的背景技术涉及到了纳米技术、生物质材料以及薄膜制备工艺的交叉融合。随着科技的不断发展，纳米技术已经成为推动各领域创新的重要驱动力。纳米生物质多层纤维薄膜作为纳米技术与生物质材料相结合的产物，具有独特的结构和性能优势。生物质材料来源于自然界，具有可再生、可降解等环保特性，而纳米技术则能够赋予这些材料更优异的性能。纳米生物质多层纤维薄膜结合了纳米技术的精细调控和生物质材料的天然优势，通过特定的制备工艺，形成了具有多层结构的纤维薄膜。纳米生物质多层纤维薄膜的制备方法也多种多样，包括电纺法、模板法等，这些方法的不断优化和创新为薄膜的制备提供了更多的可能性。

2、尽管纳米生物质多层纤维薄膜的研究已经取得了很多成果，但仍存在一些不足之处。在制备方法上，原始方法难免会对材料进行触碰，而且取向度方面也不尽人意，在材料性能上，纳米生物质纤维多层薄膜具有很多优点，但其在某些方面仍然存在不足，例如无法满足固定方向的性能要求，力学性能较差等，另外在抗紫外性能上还仍有不足。

技术实现思路

1、本发明提供了一种原位附着磁性纳米生物质纤维双层抗紫外薄膜制备方法。主要解决了现有基础上对于纳米纤维双层抗紫外薄膜的纤维取向度和力学性能的不足之处。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种原位附着磁性纳米生物质纤维双层抗紫外薄膜制备方法，包括以下步骤：

2、s1、取一定量的甲壳素搅拌加入适量38％的naoh溶液中，油浴90℃搅拌加热4小时，去除蛋白质杂质，然后用0.3％w/v的nacl进行漂白，整个过程重复几次，直到样品被完全清洁。处理后，用足够的去离子水洗涤样品，直至ph值接近中性。在100mpa的压力下，连续经过高压均质机三次循环的机械解体后，加入乙酸调节悬浮液至适宜ph值(3～3.5)，得到纳米级动物几丁质的悬浮液。

3、s2、取一定量漂白后的植物纤维素，用机械搅拌器搅碎成细碎的植物纤维絮状物；筛选均匀的细碎植物纤维絮状物，将所需定量的tempo和nabr溶入固定量的絮状物中，立即加入所需定量的naclo溶液进行氧化；用氨水和盐酸溶液将料浆控制ph值在10～10.5之间，在室温下磁力搅拌4小时，再加入乙醇终止反应，用去离子水对浆液进行过滤，反复洗涤，直至滤液ph值达到7；在100mpa的压力下，连续经过高压均质机三次循环的机械解体后，得到纳米级植物纤维素的悬浮液。

4、s3、取一定量的fecl3·6h2o和fecl2·4h2o溶解于去离子水中，在室温下磁力搅拌分散均匀，加入提前超声(振幅为30％)5分钟的纳米级生物质纤维素悬浮液中，持续90℃剧烈搅拌4小时后，加氨水使ph～7，并在85℃下水浴磁力搅拌反应4小时，结束后用去离子水冲洗三次，获得原位生长后的磁性纳米植物纤维素的溶液。

5、s4、取适量原位生长后的磁性纳米植物纤维素的溶液，加入一定量的纳米级动物几丁质的悬浮液中，振幅90％超声5分钟后倒入模具中，放在两块强磁铁正中间，并室温保持磁场作用24小时，得到高度取向的磁性纳米动物几丁质胶体，再用高温烘干机55℃蒸发得到高度取向的原位附着磁性动物几丁质单层薄膜。

6、s5、取适量原位生长后的磁性生物质纳米纤维素的溶液，振幅90％超声5分钟后倒入动物几丁质单层薄膜上，放在两块强磁铁正中间，并转动不同角度，室温保持磁场作用24小时，得到不同纤维夹角高度取向的双层磁性纳米生物质胶体，再将模具拿出磁场，放到室温状态下蒸发水分得到一种纳米生物质纤维双层抗紫外薄膜。

7、本发明专利提供的方法工艺中，步骤(1)中所述的生物质纤维絮状物经过先粗后细的两种机械搅拌机进行搅碎，tempo、nabr和naclo溶液浓度都在99％以上，且分别与生物质纤维絮状物原料重量的比例为(0.016g:1g)、(0.16g:1g)和(14.2g:1g)。

8、本发明专利提供的方法工艺中，步骤(2)中所述的一定量的fecl3·6h2o和fecl2·4h2o比例按照化学式“fe2++2fe3++8oh-→fe3o4+4h2o”可得参与反应的fe3+与fe2+的含量比例为2:1。

9、本发明专利提供的方法工艺中，步骤(4)中所述的模具尺寸为10.5cm×10.5cm，后续模具尺寸都一致，为使得测量结果更准确；恒磁钕铁硼方形磁体可以根据距离远近调整作用在取向磁性生物质纤维的磁场大小。

10、本发明专利提供的方法工艺中，步骤(5)中所述的不同角度分别为无序、0°、30°、60°、90°。

11、本发明与现有技术不同之处在于，本发明取得了如下技术效果：取一定量的甲壳素搅拌溶解加入适量38％的naoh溶液中，油浴90℃加热4小时，去除蛋白质杂质，然后用0.3％w/v的nacl进行漂白，整个过程重复几次，直到样品被完全清洁。处理后，用足够的去离子水洗涤样品，直至ph值接近中性，在100mpa的压力下均质成纳米级，用乙酸调节ph值(3～3.5)。取一定量自研磨搅碎的植物纤维素材料加入tempo、nabr溶液，并加入naclo溶液进行氧化反应，控制ph为10～10.5室温磁力搅拌反应4个小时，再加入乙醇结束反应，并用去离子水反复过滤，在100mpa的压力下均质成纳米级。取适量fecl3·6h2o和fecl2·4h2o在去离子水中磁力搅拌溶解分散，在90℃的磁力搅拌情况下加入超声过的适量纳米级植物纤维素悬浮液中，并保持90℃剧烈搅拌4小时，然后用氨水控制稳定ph～7，在85℃下水浴磁力搅拌反应4小时，结束后用去离子水冲洗三次。加入一定量的纳米级动物几丁质的悬浮液中，振幅90％超声5分钟后倒入模具中，放在两块强磁铁正中间，室温保持磁场作用24小时，得到高度取向的磁性纳米几丁质胶体，再用高温烘干机55℃蒸发得到一种原位附着各向异性磁性纳米几丁质单层薄膜。再取适量原位生长后的磁性生物质纳米纤维素的溶液加入一定量的纳米级植物纤维素的悬浮液中，振幅90％超声5分钟后倒入模具中，放在两块强磁铁正中间，并旋转不同角度，室温保持磁场作用24小时，得到不同纤维夹角双层磁性纳米复合胶体，拿出磁场，放到室温状态下蒸发水分得到一种磁性纳米生物质纤维双层抗紫外薄膜。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果：

13、1、由于本发明使用的生物质纤维素原料属环保型绿色材料，安全无毒且可完全降解，不会对设备产生腐蚀、给环境带来污染，并且原料易获得，成本低；

14、2、由于本发明可以在常温下进行操作，不需要高温，因此对材料和设备的要求较低，制程简单且成本低；

15、3、由于本发明可以用于各种类型的纤维，包括天然和合成纤维，以及金属纤维。同时，磁取向引导纤维取向还可以用于制备多孔材料和复合材料，进一步扩大了其应用范围；

16、4、由于本发明使用的磁取向技术可以通过调整磁场强度和方向来控制纤维的排列和取向，从而实现对材料性能的精细调控，而且不直接接触材料本身，不会污染材料、增加加工不确定性；

17、5、薄膜的双层结构赋予了其独特的物理和化学性质。这种结构不仅增强了薄膜的机械强度、稳定性和抗紫外性，还提高了其抗渗透性和抗腐蚀性。这使得双层磁取向生物质薄膜在恶劣环境下仍能保持良好的性能；

18、6、双层磁取向生物质薄膜具有优异的磁响应性能、良好的生物相容性、高效的能量转换与存储性能、独特的双层结构以及环保可持续等优点。这些优点使得它在生物医学、能源、环保等多个领域具有广泛的应用前景和重要的社会价值。