纳米纤维素/木质素抗紫外膜的制备与性能
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1.南京林业大学 轻工与食品学院, 江苏 南京 210037;2.广西民族大学 林产化学与工程国家民委重点实验室 广西林产化学与工程重点实验室,广西 南宁 530006

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中图分类号:

TS352.77

基金项目:

广西林产化学与工程重点实验室开放课题(GXFK2206);江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目(202110298051Z)


Preparation and Property of Nanocellulose/Lignin Anti-Ultraviolet Film
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    摘要:

    采用顺丁烯二酸预处理杨木木屑反应提取得到木质素,按照不同含量与纳米纤维素机械混合,经抽滤干燥工艺制备得到纳米纤维素/木质素复合膜材料。采用扫描电镜、万能拉力机、紫外分光光度计、分光密度计和热重分析仪对材料微观形貌、力学性能、光学性能及热稳定性进行测试。结果表明,纯CNF膜表面光滑致密,木质素的添加使复合膜的表面粗糙度从19.8 nm增加到62.7 nm。随着木质素含量的增加,复合膜的抗拉强度从140 MPa降低到67.6 MPa。木质素添加量为5%时,杨氏模量最高为7.11 GPa。同时,木质素赋予材料优异的紫外屏蔽性能,复合膜对UVA和UVB波段的屏蔽率为99.23%和100%。此外,木质素的引入提高了复合膜的热稳定性,最高热失重降解温度为313 ℃。纳米纤维素/木质素复合薄膜在食品包装、紫外线防护和农用地膜等领域显示出很高的应用潜力。

    Abstract:

    Lignin was isolated from poplar sawdust using maleic acid pretreatment, then mechanically mixed with nannocellulose according to different contents to prepare nanocellulose/lignin composite film by filtration and drying process. The microstructure, mechanical property, optical property and thermal stability of the materials were tested by scanning electron microscope, universal tensile testing machine, ultraviolet spectrophotometer, spectrodensitometer and thermogravimetric analyzer. The results showed that the surface of pure CNF film was smooth and dense, while the addition of lignin made film rough with increasing root mean square (RMS) roughness value from 19.8 to 62.7 nm. With the increase of lignin content, the tensile strength of the composite films were decreased from 140 to 67.6 MPa. When the lignin content was 5%, the Young's modulus was up to 7.11 GPa. In the meantime, lignin endowed composite film with excellent ultraviolet shielding properties with UVA and UVB blocking rate of 99.23 and 100%, respectively. In addition, the incorporation of lignin improved the thermal stability of the composite film, and the maximal weight loss temperature was 313 ℃. Nanocellulose/lignin composite films show high application potential in the fields of food packaging, UV protection, and agricultural mulching films.

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  • 收稿日期:2022-04-18
  • 最后修改日期:2022-06-27
  • 录用日期:2022-07-20
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