基于温敏改性纳米纤维素的复合水凝胶薄膜的制备及其分子透过性能

利用溴代—接枝两步法将N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)接枝聚合到纤维素纳米微晶(CNCs)表面，制备得到PNIPAAm改性的CNCs(P-CNCs),并将该P-CNCs分散于海藻酸钠(SA)基体中，得到复合水凝胶薄膜。对改性P-CNCs进行了结构和性能的表征，并研究了P-CNCs的温度响应特性对复合水凝胶薄膜分子透过性能影响。结果表明，改性P-CNCs保持了棒状结构但相比于CNCs直径变大，晶型保持不变但是结晶度降低。当环境温度高于低临界转变温度(LCST)时，P-CNCs悬浮液的透光率增大。添加P-CNCs制备的复合水凝胶薄膜，其热稳定性相比与其他水凝胶薄膜有所提高。当环境温度≥LCST时，添加P-CNCs的复合水凝胶薄膜的水蒸气透过性相比环境温度25℃时明显提高，300 min后水蒸气透过量相比提高了17%;而相比于添加CNCs的水凝胶薄膜，其相同时间下的水蒸气透过量提高了28.6%。亚甲基蓝分子透过性实验表明，在环境温度≥LCST的条件下，添加P-CNCs的复合水凝胶薄膜其分子透过速度要显著大于添加未改性CNCs的水凝胶薄膜，且分子透过速度随着P-CNCs添加量的增大而增大。