综述：纤维素纸基材料的超疏水改性

以下文章来源于EngineeringForLife ，作者EFL

纤维素是地球上最便宜和最普遍的绿色原材料。由于纤维素的改性容易且用途广泛，在“禁塑”政策实施的背景下，许多纤维素纸基可持续材料及其多功能应用受到越来越多的关注。但本征纤维素纸具有亲水性、不防水性，极大地限制了其应用，成为发展“纤维素纸基塑料替代品”的瓶颈。近日，来自大连工业大学的王海松和杜健团队首次全面探讨了超疏水纤维素纸基材料从常规产品到纸吸管、纸地膜等高附加值功能材料的功能化应用，具有巨大的产业化潜力和价值。该综述将为合理构建用于先进功能设备的可持续超疏水纤维素纸提供有价值的指导和有见地的信息。相关论文“Superhydrophobic modification of cellulosic paper-based materials: Fabrication, properties, and versatile applications”于2023年1月10日在线发表于杂志《Carbohydrate Polymers》上。

如果水滴可以在固体表面上自由运动而不粘附，则可以认为固体表面是超疏水表面。作者对超疏水表面/超疏水纸进行了简单介绍，包括：润湿性和超疏水表面的基础认识、对超疏水特性/纸基材料的基本了解（图2）。

纤维素纸基产品不同于塑料和金属等其他材料，具有相对较低的机械强度和较差的化学稳定性。作者系统地总结了超疏水纤维素纸基材料的各种改性方法及优缺点。为了促进疏水改性工艺与传统造纸工艺的结合，为其产业化提供思路，创新地将生产策略分为三个阶段：(1)造纸前疏水改性；(2)造纸过程中的疏水改性（图3）；(3)造纸后的疏水改性（图4-7）。

然后，作者系统地回顾超疏水纸基材料的各种应用。由于超疏水纸的优异性能和对可再生材料日益增长的需求，其多功能应用已成为众多研究的重点。这部分简要介绍了超疏水纸的传统应用领域（图8）和一些新的功能和高附加值的应用（图9）。

综上，超疏水纸在未来发展微流控器件、医疗卫生检测、智能包装、应变传感、工业化塑料替代材料等众多先进功能材料具有重要意义。但仍存在一些挑战，作者提出了以下展望:

1.在制造超疏水纸时，应减少或避免使用可能对环境或人体造成危害的有毒试剂(如氟碳化合物和金属离子)。

2.开发天然蜡、脂肪酸、蛋白质、纤维素及其衍生物等环保型生物高分子材料是制备超疏水纸的关键。

3.超疏水纸的稳定性和制备工艺的简化仍是目前研究的热点。

4.超疏水纸基材料的应用应着眼于高附加值的多功能材料(如超疏水纸基材料诊断分析和柔性电子器件)和具有明确工业化前景的纸基塑料制品(如秸秆和纸地膜)，最大限度地发挥超疏水纸的实用价值。

文章来源：

https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.120570

转自：“i学术i科研”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！