摘要
纳米纤维素因其具有可再生性、生物可降解性、高强度、高结晶度以及良好的阻隔性能和生物相容性而成为当今的研究热点。将纳米纤维素涂布于纸张表面，赋予涂布纸良好的阻隔性能，既可以避免传统涂料带来的人体健康问题，又可以解决环境污染问题。本文对竹浆纤维及竹粉进行纤维素酶预处理，然后高压均质，制得纳米微纤丝（CNF）及微纳化竹粉，并将其与聚乙烯醇（PVA）复配制得涂料，涂布于纸张表面，提高纸张的疏水防油性能，以期为制备可降解、高阻隔性能的涂布纸提供新思路。 首先，研究纤维素酶预处理对竹浆纤维性能影响。研究发现，当纤维素酶添加量为60U/g、时间6h时，纤维得率为58.45%，打浆度为40.0°SR，湿重为0.55g，相比未处理的纤维浆料，打浆度提高了196.3%，湿重减小96.4%；光学显微镜显示，此时纤维尺寸明显减小，且其表面凹凸不平；XRD研究发现，此时结晶度达到67.70%，相比未处理的纤维浆料提高4.07%。酶预处理后的竹浆纤维进行高压均质（1000bar下均质10次），所得CNF平均长度为2.4μm，平均直径为28.7nm，结晶度为65.10%。 然后，研究预处理对微纳化竹粉性能影响。分别使用机械法（胶体研磨）、生物法（纤维素酶）、化学法（碱处理）预处理，并进行高压均质（1000bar下均质5次），所得微纳化竹粉呈现片状结构，厚度在0.3-2.0μm之间，平均厚度为410nm，其中NBF（机械法）结晶度为45.65%、FCD-NBF（生物法）结晶度为42.24%、Na-NBF（化学法）结晶度为41.58%。 以PVA与CNF为原料复配制得PVA/CNF涂料，将其涂布到纸张表面得到PVA/CNF涂布纸。研究发现，当涂布量为2.0g/m2、PVA单独涂布时，涂布纸的防油等级为7级，Cobb值为22.68g/m2，纵横向抗张强度为67.73N?m/g、37.63N?m/g。当涂布量为2.0g/m2、CNF添加量为3.0%时，纸张防油等级为9级，Cobb值为18.37g/m2，纵横向抗张强度为68.61N?m/g、41.71N?m/g；当涂布量增大到4.0g/m2时，纸张的防油等级达到12级，Cobb值为21.80g/m2，纵横向抗张强度为72.11N?m/g、42.88N?m/g。由此可见，在PVA中添加CNF可以明显提高涂布纸的疏水防油性能和抗张强度。 最后，将制备得到的NBF添加至PVA/CNF涂料中，制得PVA/CNF/NBF涂料，将其涂布到纸张表面。当涂布量为2.0g/m2、CNF与NBF的合计添加量为3.0%、。CNF∶NBF为4∶6时，纸张的防油等级为12级，Cobb值为21.29g/m2，接触角为73.56°。在PVA/CNF中添加NBF，涂布纸的防油等级得到显著提高，但降低了疏水性能。
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