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  由于臭氧層的破壞，過度的紫外輻射給人類生活及設(shè)施帶來眾多負(fù)面影響，發(fā)展新材料對(duì)紫外防護(hù)材料迫在眉睫。通常紙類或錫紙類包裝可以提供很好的紫外屏蔽作用，但它們犧牲了商品的美觀性。紫外吸收劑添加在高分子材料為制備防紫外材料提供另一種選擇。其中，常用的商業(yè)紫外吸收劑有很好的紫外吸收性能，但因其分子量較小，容易遷移或者通過包裝滲透到商品中，又帶來了很大的安全隱患。因此，制備出一種高效穩(wěn)定的抗紫外材料仍是一亟待解決的難題。

  受自然界天然高分子材料的啟發(fā)，潘暉教授團(tuán)隊(duì)采用三種商用紫外吸收劑-苯甲酮及其衍生物，通過室溫下進(jìn)行酯化反應(yīng)，固定在納米纖維素上，以合成分子量高，紫外吸收性能好，安全性強(qiáng)的有機(jī)紫外吸收劑；同時(shí)，制備的納米纖維素又可作為填充粒子增強(qiáng)基體材料聚乙烯醇的力學(xué)強(qiáng)度，進(jìn)而制備出具有高透明度的抗紫外柔性纖維素納米纖維增強(qiáng)復(fù)合膜。

圖1. TEMPO氧化的纖維素表面的羥基和羧基的酯化改性。

  在前期改性的基礎(chǔ)上，潘暉教授團(tuán)隊(duì)的成員將改性納米纖維素與聚乙烯醇水溶液混合，利用溶液澆鑄法得到防紫外納米纖維素增強(qiáng)復(fù)合膜。通過場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（SEM）不難發(fā)現(xiàn)，改性后的纖維素納米纖維可以均勻分布在PVA基體中，在不高于5%加入量下無團(tuán)聚現(xiàn)象。同時(shí)得到的復(fù)合膜力學(xué)性能，熱穩(wěn)定性都有所提升。并且可以通過調(diào)節(jié)改性納米纖維素的加入量，調(diào)節(jié)材料的紫外吸收強(qiáng)度。

圖2. (a) 5 wt % BE-CNF/PVA復(fù)合膜實(shí)物照片；復(fù)合膜橫截面SEM圖，(b) 純PVA， (c) 1 wt% BCNF/PVA，(d) 5 wt% BCNF/PVA，(e) 10 wt% BCNF/PVA，(f) 1 wt% BT-CNF/PVA，(g) 5 wt% BT-CNF/PVA，(h) 10 wt% BT-CNF/PVA，(i) 1 wt% BE-CNF/PVA，(j) 5 wt% BE-CNF/PVA，(k) 10 wt% BE-CNF/PVA。

圖3. 復(fù)合膜的熱力學(xué)分析圖，(a) B-CNF/PVA，(b) BE-CNF/PVA，(c) BT-CNF/PVA；復(fù)合膜的紫外吸收?qǐng)D，(d) B-CNF/PVA，(e) BE-CNF/PVA，(f) BT-CNF/PVA。

圖4. 復(fù)合膜的力學(xué)性能測(cè)試圖，(a) 拉伸強(qiáng)度與楊氏模量，(b) 斷裂伸長(zhǎng)率。

  該研究以Highly Transparent, Strong, and Flexible Films with Modified Cellulose Nanofiber Bearing UV Shielding Property為題發(fā)表在《Biomacromolecules》上。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.8b01252