生物基CNC/PCNF/LNPs柔性虹彩薄膜的疏水抗紫外性能OA
Hydrophobic and UV-resistant properties of biobased CNC/PCNF/LNPs flexible iridescent films
[目的]制备一种全生物基的柔性虹彩色纤维素纳米晶体(CNC)/纤维素纳米纤丝(PCNF)/木质素纳米微球(LNPs)复合薄膜,并系统考察 LNPs质量分数对复合薄膜的光学性能、形貌结构、力学性能、湿度响应行为、热稳定性、疏水性能和紫外阻隔性能的影响.[方法]以 CNC为结构相、PCNF为增强相、LNPs为功能相,采用两步法制备全生物基的柔性虹彩色 CNC/PCNF/LNPs复合薄膜.[结果]随着 LNPs质量分数增加,薄膜的结构色和最大反射光波长(λmax)出现了显著红移;疏水性能提升,薄膜的水接触角从 39.0°提升到 76.1°,湿度敏感性略微下降;热稳定性提升,薄膜的最大热分解温度由 240℃提升到 261℃;紫外阻隔性能提升,CNC/P20/L2.0(P20代表 PCNF相对于 CNC的质量分数为 20.0%,L2.0代表 LNPs相对于 CNC 的质量分数为 2.0%)薄膜在紫外光区(UV,200~400 nm)和中波紫外光区(UVB,280~320 nm)的紫外光吸收率高达 95.8%和 99.2%.[结论]LNPs质量分数可影响复合薄膜的光学性能、形貌结构、湿度响应行为、热稳定性、疏水性能和紫外阻隔性能,但对力学性能影响不大.
[Objective]This study aims to prepare a fully biobased composite film with flexible iridescent cellulose nanocrystals(CNC)/phosphorylated cellulose nanofibers(PCNF)/lignin nanoparticles(LNPs),and systematically examine the influence of LNPs mass fraction on the optical properties,morphology,mechanical properties,humidity sensitivity,thermal stability,hydrophobicity,and ultraviolet shielding properties of the composite film.[Method]Taking CNC as the structural matrix,PCNF as the reinforcing phase,and LNPs as the functional component,a two-step method was employed to prepare a fully biobased,flexible,and iridescent CNC/PCNF/LNPs composite film.[Result]The structural color and the maximum reflection wavelength(λmax)of the film exhibited a significant redshift with increasing LNPs mass fraction.Hydrophobicity was enhanced,and the water contact angle increased from 39.0° to 76.1°,while humidity sensitivity decreased s lightly.Thermal stability improved,with the maximum thermal decomposition temperature rising from 240℃to 261℃.Ultraviolet shielding performance was enhanced,and the CNC/P20/L2.0 film(where P20 represented the mass fraction of PCNF relative to CNC as 20.0%,and L2.0 represented the mass fraction of LNPs relative to CNC as 2.0%)achieved UV absorption rates of 95.8%in the ultraviolet region(UV,200-400 nm)and 99.2%in the mid wave UV region(UVB,280-320 nm).[Conclusion]The mass fraction of LNPs can affect the optical properties,morphology,humidity sensitivity,thermal stability,hydrophobicity,and ultraviolet shielding properties of the composite film,but it has little effect on the mechanical properties.
许诺;徐蕴哲;陶文锭;马帆峰;李倩;吴强
浙江农林大学 全省农林生物质绿色低碳利用技术重点实验室,浙江 杭州 311300||浙江农林大学 化学与材料工程学院,浙江 杭州 311300浙江农林大学 全省农林生物质绿色低碳利用技术重点实验室,浙江 杭州 311300||浙江农林大学 化学与材料工程学院,浙江 杭州 311300浙江农林大学 全省农林生物质绿色低碳利用技术重点实验室,浙江 杭州 311300||浙江农林大学 化学与材料工程学院,浙江 杭州 311300浙江农林大学 全省农林生物质绿色低碳利用技术重点实验室,浙江 杭州 311300||浙江农林大学 化学与材料工程学院,浙江 杭州 311300浙江农林大学 全省农林生物质绿色低碳利用技术重点实验室,浙江 杭州 311300||浙江农林大学 化学与材料工程学院,浙江 杭州 311300浙江农林大学 全省农林生物质绿色低碳利用技术重点实验室,浙江 杭州 311300||浙江农林大学 化学与材料工程学院,浙江 杭州 311300
数理科学
纤维素纳米晶体磷酸化纤维素纳米纤丝木质素纳米微球全生物基结构色
cellulose nanocrystalsphosphorylated cellulose nanofibrilslignin nanomicrospheresfully biobasedstructural colors
《浙江农林大学学报》 2026 (3)
457-466,10
浙江省"尖兵领雁"科技项目(2025C02204)
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