采用纳米材料制备高阻隔性包装材料开题报告

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1. 研究目的与意义

众所周知,纳米技术是国际上最近10年以来开发的一项高新技术,作为一种新兴的性能优异的材料，应用前景相当可观。国家十二五规划中指出纳米材料属于前沿新材料，应重点加强纳米科技的研究。在包装界,对纳米包装材料的研究也受到了极大的注意,欧美日等国家都投入了大量人力物力进行研究和开发,并已取得了令人瞩目的成果。

一方面，从椰子树枝叶中提取纤维素为制备纳米纤维素的原料，此原料来源丰富，成本低廉，可生物降解，符合国家可持续发展的政策，能够产生巨大的社会效益。纳米纤维素具有纳米尺度，高长径比，这样纳米材料具有许多特殊的优异性能。因此除了具有极佳的机械力学性能以外，纳米材料还呈现出更好的物化性能，包括电磁性能，光电性能和热学性能。

另一方面，无论是硬包装还是软包装，包装材料的阻隔性一直是一项重要性能，因为包装品的货架寿命（保质期）与此性能直接相关。为了提高包装材料的的阻隔性，多年以来已经对聚合物这种高分子结构的材料实施了很多改性研究、复合研究及加工过程的研究。纳米技术理论可以为提高包装材料的阻隔性开辟一条新途径，通过纳米技术使得包装材料在全面提高性能的同时将其阻隔性也提升至一个新水平。

2. 国内外研究现状分析

e.h.qua等人使用球磨，酸水解和超声相结合的方法用来从亚麻纤维和微晶纤维素获得高产的纳米纤维素。从微晶纤维素获得的纳米纤维平均大约直径在8纳米，长度111纳米。从亚麻纤维获得的纤维素纳米纤维直径大约9纳米，长度141纳米。少量的纤维素纳米纤维加入到聚合物基体实现了热性能和机械性能的显著提高。亚麻纤维在基体中有和微晶纤维素纳米纤丝相同的增强效果。

kentaro abe等人在细胞壁中提取出纤维素微纤束，宽度在12~16纳米。然而，在典型的纸浆生产的干燥过程，纤束之间会产生强烈的氢键作用，在去除基质以后，这让获得细而均匀的纤维素纳米纤维变得困难。

yoko okahisa等人从木粉中提取的纤维素纤维增强了九种类型的树脂基体。为了评估显示基板的潜在应用，用木材纤维纳米复合材料制造有机发光二极管。这一先进的基底材料充分的利用了纤维素纳米纤丝在结构及性能上的优势，显著提高了生物质纤维素材料的附加值。

3. 研究的基本内容与计划

（1）将椰粉通过酸碱以及机械处理相结合的方法制备纳米纤维素，通过傅里叶红外分析仪分析再化学物理处理过程纤维素的成分的变化和形态变化。

（2）以制备的纤维素纳米纤维水悬浮液为原料，制备纤维素纳米纤维薄膜，将其与evoh复合，制备纳米复合材料。通过拉伸试验、透光试验和热机械试验来测试纤维素纳米纤维薄膜及其纳米复合材料薄膜的相关性能。

（3）分析研究纤维素纳米纤维制备过程中所用的机械处理方法和工艺对制备的纤维素纳米纤维薄膜及其纳米复合材料薄膜性能的影响。

4. 研究创新点

（1）以椰子树枝叶天然植物为原料制备纳米纤维素，来源丰富，价格低廉，绿色环保。

（2）采用化学预处理与研磨结合的方法制备出尺寸、形态、纤丝分布均一性能优越的纤维素纳米膜

（3）将纳米纤维素膜与evoh浸渍复合，制备出性能优异的高阻隔性复合膜。国内学者还没有做过类似的研究，具有一定前沿性。