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華南理工大學(xué)李擘團(tuán)隊(duì) Small:一種基于根冠結(jié)構(gòu)的全植物基阻隔材料
2025-03-07  來(lái)源:高分子科技
關(guān)鍵詞:全植物基 可降解 阻隔材料

  可降解且資源豐富的纖維素纖維基材料是傳統(tǒng)塑料的理想替代品。因其結(jié)構(gòu)疏松多孔且具有親水基團(tuán),防水、防油和阻氣性能差,常使用阻隔特性顯著的化學(xué)助劑提升其阻隔性能,但是,這類(lèi)物質(zhì)中通常含有難以降解、對(duì)人體有害的成分,對(duì)人類(lèi)健康構(gòu)成潛在威脅。因此,安全、可靠的生物質(zhì)基阻隔材料成為了研究的重點(diǎn)。


  提出了一種創(chuàng)新性的全植物基、可降解的材料設(shè)計(jì)方案。該方案中,機(jī)械法制備的含木質(zhì)素的纖維素納米纖維(M-LCNFs)代表樹(shù)根,與竹漿和甘蔗漿混合制備纖維素纖維基材;通過(guò)溶膠-凝膠法制備LCNFs薄膜,代表樹(shù)冠;LCNFs水凝膠代表樹(shù)干,通過(guò)氫鍵將薄膜與基材結(jié)合,從而形成全植物基阻隔材料。與涂布法制備的阻隔材料相比,該材料顯著提高了防水、防油、阻氣和機(jī)械性能(Cobb值和水蒸氣透過(guò)率分別下降了75.27%16.43%Kit值達(dá)到12),同時(shí)展現(xiàn)了優(yōu)異的自然降解性,具備在食品、化妝品和醫(yī)藥等對(duì)安全性要求高的行業(yè)中的應(yīng)用潛力。


1阻隔材料的制造和性能.


阻隔材料的阻隔性能


2. 阻隔材料的阻水阻氣性能.


3. 阻隔材料的阻油性能.


4. 阻隔材料的機(jī)械性能和降解性能.


5. 不同干燥條件下材料的防水防油性以及表面形貌


  本研究成功地設(shè)計(jì)了一種具有“冠-根”結(jié)構(gòu)的全植物基、可降解的阻隔材料。通過(guò)創(chuàng)新性地結(jié)合M-LCNFsLCNFs薄膜和LCNFs水凝膠,該材料顯著提升了纖維素纖維基材料的防水、防油、阻氣性能以及機(jī)械性能。當(dāng)LCNFs含量為10 g m-2時(shí),該材料的Cobb值降低了75.27%,水蒸氣透過(guò)率(WVTR)下降了16.43%,空氣滲透性下降了59.26%Kit值達(dá)到最大值12。研究為開(kāi)發(fā)具備優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度和阻隔性能的可持續(xù)包裝材料提供了新的可能性,具有廣泛的應(yīng)用前景。


  論文信息:

  ‘Crown-Roots’ Structure Formed by Lignin-Containing Cellulose Nanofibers for All-Natural, Biorenewable Barrier Material

  Xunhong Gu, Wanhua Wang, Jinyu Kang, Xinrui Dong, Peilin Guan, Bo Li

  Small

  https://doi.org/10.1002/smll.202407438


  下載:‘Crown-Roots’ Structure Formed by Lignin-Containing Cellulose Nanofibers for All-Natural, Biorenewable Barrier Material

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