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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施帶來眾多負面影響，發(fā)展新材料對紫外防護材料迫在眉睫。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)，潘暉教授團隊采用三種商用紫外吸收劑-苯甲酮及其衍生物，通過室溫下進行酯化反應，固定在納米纖維素上，以合成分子量高，紫外吸收性能好，安全性強的有機紫外吸收劑；同時，制備的納米纖維素又可作為填充粒子增強基體材料聚乙烯醇的力學強度，進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復合膜。

圖1. TEMPO氧化的纖維素表面的羥基和羧基的酯化改性。

  在前期改性的基礎上，潘暉教授團隊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復合膜。通過場發(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%加入量下無團聚現(xiàn)象。同時得到的復合膜力學性能，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)材料的紫外吸收強度。

圖2. (a) 5 wt % BE-CNF/PVA復合膜實物照片；復合膜橫截面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. 復合膜的熱力學分析圖，(a) B-CNF/PVA，(b) BE-CNF/PVA，(c) BT-CNF/PVA；復合膜的紫外吸收圖，(d) B-CNF/PVA，(e) BE-CNF/PVA，(f) BT-CNF/PVA。

圖4. 復合膜的力學性能測試圖，(a) 拉伸強度與楊氏模量，(b) 斷裂伸長率。

  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