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CN109152394B - 纤维素材料及其制备和使用方法 - Google Patents

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CN109152394B
CN109152394B CN201780025589.2A CN201780025589A CN109152394B CN 109152394 B CN109152394 B CN 109152394B CN 201780025589 A CN201780025589 A CN 201780025589A CN 109152394 B CN109152394 B CN 109152394B
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Abstract

一种材料、复合物和消费产品，其包含浆料和原纤化纤维素，其中所述浆料和所述原纤化纤维素独立地来源于植物纤维。还公开了制备或使用所述材料的处理方法。

Description

纤维素材料及其制备和使用方法
交叉引用
本申请要求于2016年2月24日提交的美国临时申请号62/299,084的权益，该临时申请通过引用整体并入本文。
援引并入
本文中的所有出版物、专利和专利申请均通过引用而并入，其程度如同具体且个别地指出要通过引用来并入每一个出版物、专利或专利申请。如果本文中的术语与所并入参考文献中的术语之间存在冲突，以本文中的术语为准。
发明内容
在许多方面中的一些方面，提供了一种材料，其包括浆料和原纤化纤维素，其中所述浆料和所述原纤化纤维素独立地来自于植物纤维。在一些实施方案中，所述植物纤维选自蔗渣、亚麻、大麻、棕榈及其任意组合。在一些实施方案中，所述植物纤维包括蔗渣。在一些实施方案中，所述原纤化纤维素包括微米原纤化纤维素(MFC)。在一些实施方案中，所述原纤化纤维素包括纳米原纤化纤维素(NFC)。在一些实施方案中，将所述浆料与所述原纤化纤维素混合。在一些实施方案中，将所述浆料用所述原纤化纤维素浸渍。在一些实施方案中，所述材料包括包含所述浆料的层，并且其中所述层涂覆有所述原纤化纤维素。在一些实施方案中，所述材料包括包含所述浆料的层，并且其中所述层与所述原纤化纤维素层压。在一些实施方案中，所述材料包括：包含所述原纤化纤维素的第一层；包含所述浆料的第二层；以及包含所述原纤化纤维素的第三层，并且其中所述第二层位于所述第一层与所述第三层之间。在一些实施方案中，所述材料包括：包含所述浆料的第一层；包含所述原纤化纤维素的第二层；以及包含所述浆料的第三层，并且其中所述第二层位于所述第一层与所述第三层之间。在一些实施方案中，所述原纤化纤维素和所述浆料以在约1:100至约1:1范围内，例如约1:10至约1:1的重量比存在。在一些实施方案中，所述原纤化纤维素具有小于100nm的平均直径。在一些实施方案中，所述材料具有约15μm或更小，例如，约5μm或更小的平均直径。在一些实施方案中，所述材料具有约0.9g/cm3或更高，例如，约1.2g/cm3或更高的包封密度。在一些实施方案中，所述材料具有约48％或更小，例如，约30％或更小的孔隙率。在一些实施方案中，所述材料具有约260秒或更长，例如，长于38000秒的Gurley时间。在一些实施方案中，所述材料具有约5x 10-7m3Pa-1m-2s-1或更小，例如，小于0.03x 10-7m3Pa-1m-2s-1或更小的透气度。在一些实施方案中，所述材料具有约10000cm3m-2d-1或更小，例如，约4000cm3m-2d-1或更小的透氧率(OTR)。在一些实施方案中，所述材料具有约200cm3/(m224h.atm)或更小的OTR。在一些实施方案中，所述材料具有约1000g m-2d-1或更小，例如，约260g m-2d-1或更小的水蒸气透过率(WVTR)。在一些实施方案中，所述材料具有约5％或更小，例如，约2％或更小的吸水率。在一些实施方案中，如用蓖麻油测量的，所述材料具有小于2％的吸油率。在一些实施方案中，所述材料不吸油。在一些实施方案中，所述材料具有高于3GPa，例如，约5GPa或更高的拉伸模量。在一些实施方案中，所述材料具有约35MPa或更高，例如，约65MPa或更高的拉伸强度。在一些实施方案中，所述材料具有约2％或更高，例如约4％或更高的断裂应变率。在一些实施方案中，所述材料具有高于50N m g-1，例如，约88Nm g-1或更高的抗张指数。在一些实施方案中，所述材料具有约1800mJ m-2或更高，例如，约5000mJ m-2或更高的拉伸能量吸收。在一些实施方案中，所述材料具有比所述植物纤维高1-100倍的弯曲模量。在一些实施方案中，所述材料具有比所述植物纤维高1-100倍的弯曲强度。在一些实施方案中，所述材料具有比所述植物纤维高1-100倍的储能模量。
在一些方面，本文提供了一种复合物，其包含材料(例如，支撑体材料、预制件)和其他聚合物(例如，可生物降解的聚合物)。在一些实施方案中，所述其他聚合物是聚乳酸(聚丙交酯)、甲壳质、壳聚糖、海藻酸、海藻酸盐(例如，海藻酸钠、海藻酸钙、海藻酸镁、海藻酸三乙醇胺、海藻酸钾、海藻酸锶、海藻酸钡或海藻酸铵)、海藻酸丙二醇酯、木质素、热塑性淀粉、聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、聚乙交酯、聚(丙交酯-共-乙交酯)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚(8-己内酯)、聚原酸酯、聚酐、聚赖氨酸、聚乙烯亚胺、羧甲基纤维素、乙酰化羧甲基纤维素、明胶、胶原、其衍生物、其任意组合或其共聚物。在一些实施方案中，其他聚合物呈纤维形式。在一些实施方案中，所述其他聚合物呈粉末形式。在一些实施方案中，所述复合物具有比所述材料高1-100倍的拉伸模量。在一些实施方案中，所述复合物具有比所述材料高1-100倍的拉伸强度。在一些实施方案中，所述复合物具有比所述材料高1-100倍的弯曲模量。在一些实施方案中，所述复合物具有比所述材料高1-100倍的弯曲强度。在一些实施方案中，所述复合物具有比所述材料高1-100倍的储能模量。
在一些实施方案中，本文公开的材料或复合物对于气体(例如，加热的空气)和液体(例如，水、油)是半渗透的。在一些实施方案中，本文公开的材料或复合物对于气体(例如，加热的空气)和液体(例如，水、油)是不可渗透的。
在一些方面，本文提供了通过本文公开的材料和复合物制备的消费产品。在一些实施方案中，所述消费产品是机动车、家庭或办公用具、电子设备、家庭或办公室家具或儿童产品。在一些实施方案中，所述消费产品是小物体。在一些实施方案中，所述消费产品是片材、袋、容器、碟或盘。在一些实施方案中，所述消费产品是食物服务载具或食物包装。在一些实施方案中，所述消费产品是方便面杯。在一些实施方案中，所述消费产品是容器。在一些实施方案中，所述消费产品是咖啡胶囊。在一些实施方案中，所述咖啡胶囊包括胶囊主体(CMB)；以及胶囊盖(CL)。在一些实施方案中，所述CMB和/或CL是网状的。在一些实施方案中，所述咖啡胶囊具有约0.5mm至约6mm的厚度。在一些实施方案中，所述咖啡胶囊具有约1mm至约3mm的厚度。在一些实施方案中，所述消费产品包括基层、聚合物层和/或涂层。在一些实施方案中，所述基层包括浆料纤维、纳米原纤化纤维素(NFC)、毛状纤维或其任意组合。在一些实施方案中，所述浆料纤维不含氯。在一些实施方案中，所述基层进一步包含防水剂和/或防油剂。在一些实施方案中，所述聚合物层包括不是来源于石油的天然聚合物。在一些实施方案中，所述聚合物层是纳米复合物。在一些实施方案中，所述聚合物层进一步包含纳米黏土。在一些实施方案中，所述纳米黏土是剥脱的蒙脱土。在一些实施方案中，将所述纳米黏土掺入到聚合物基质中。在一些实施方案中，所述涂层包括NFC、毛状纤维、浆料纤维或其任意组合。
在一些方面，本文提供了本文公开的材料或复合物用于制造消费产品的用途。在一些实施方案中，所述消费产品是机动车、家庭或办公用具、电子设备、家庭或办公室家具，或婴儿产品或儿童产品。在一些实施方案中，所述消费产品是小物体。在一些实施方案中，所述消费产品是片材、袋、容器、碟或盘。在一些实施方案中，所述消费产品是食品服务载具。在一些实施方案中，所述消费产品是食品包装。在一些实施方案中，所述消费产品是方便面杯。在一些实施方案中，所述消费产品是咖啡胶囊。在一些实施方案中，所述咖啡胶囊包括胶囊主体(CMB)；以及胶囊盖(CL)。在一些实施方案中，所述CMB和/或CL是网状的。在一些实施方案中，所述咖啡胶囊具有约0.5mm至约6mm的厚度。在一些实施方案中，所述咖啡胶囊具有约1mm至3mm的厚度。在一些实施方案中，所述消费产品包括基层、聚合物层和/或涂层。在一些实施方案中，所述基层包括浆料纤维、纳米原纤化纤维素(NFC)、毛状纤维或其任意组合。在一些实施方案中，所述浆料纤维不含氯。在一些实施方案中，所述基层进一步包含防水剂和/或防油剂。在一些实施方案中，所述聚合物层包括不是来自于石油的天然聚合物。在一些实施方案中，所述聚合物层是纳米复合物。在一些实施方案中，所述聚合物层进一步包括纳米黏土。在一些实施方案中，所述纳米黏土是剥脱的蒙脱土。在一些实施方案中，将所述纳米黏土掺入到聚合物基质中。在一些实施方案中，所述涂层包括NFC、毛状纤维、浆料纤维或其任意组合。
在一些方面，本文提供了制备材料的方法，其包括将浆料与原纤化纤维素混合，其中所述浆料和所述原纤化纤维素独立地来源于植物纤维。在一些实施方案中，所述方法进一步包括通过使所述植物纤维穿过匀浆器来制备原纤化纤维素。在一些实施方案中，所述匀浆器产生约1-100MPa的压力。在一些实施方案中，所述穿过的次数是约2-100次。在一些实施方案中，所述混合在水中进行。在一些实施方案中，所述方法进一步包括共过滤。在一些实施方案中，所述方法进一步包括逐层过滤，其中将所述浆料或所述原纤化纤维素的层被过滤到所述原纤化纤维层或所述浆料层的上方。在一些实施方案中，所述方法进一步包括使所述材料固结。在一些实施方案中，所述方法进一步包括干燥所述材料。在一些实施方案中，所述干燥包括将所述材料放置在吸收性材料之间。在一些实施方案中，所述方法包括在30℃-50℃的温度下干燥所述材料。在一些实施方案中，所述方法包括在50℃-70℃的温度下干燥所述材料。在一些实施方案中，所述方法包括在70℃-90℃的温度下干燥所述材料。
在一些方面，本文提供了一种制备复合物的方法，其包括将液体树脂浸渍到本文公开的材料。在一些实施方案中，所述液体树脂为大豆油、亚麻子油或BIOCOAT。在一些实施方案中，所述方法进一步包括使所述浸渍的材料固化。
在一些方面，本文提供了一种制备复合物的方法，其包括将植物纤维素、原纤化纤维素和其他聚合物在悬浮液中混合。在一些实施方案中，所述其他聚合物为聚乳酸、热塑性淀粉、生物衍生聚乙烯或生物衍生聚丙烯。在一些实施方案中，所述方法包括施加热量以使所述复合物固结。在一些实施方案中，所述方法包括干燥所述复合物。在一些实施方案中，所述其他聚合物呈纤维形式。在一些实施方案中，所述其他聚合物呈粉末形式。
在一些方面，本文提供了一种制备复合物的方法，其包括将前述任一权利要求所述的材料、层压物和聚合物膜层叠。在一些实施方案中，所述层压物包括聚硅氧烷。在一些实施方案中，所述层压物包括来源于石油的蜡。在一些实施方案中，所述聚合物膜包括聚乳酸、生物衍生聚乙烯或生物衍生聚丙烯。在一些实施方案中，所述聚合物膜通过配备有狭缝口模的微型混料机生产。在一些实施方案中，所述层叠包括使所述复合物固结。在一些实施方案中，所述固结在约50℃-200℃的温度下进行。在一些实施方案中，所述固结在约120℃的温度下进行。在一些实施方案中，所述固结在约1-5t重量的压力下进行。在一些实施方案中，所述固结在约1.5t重量的压力下进行。
本公开内容还提供了一种用于制造消费产品的方法，其包括用浆料模塑机制造制品。在一些实施方案中，所述方法进一步包括通过真空成型来封装所述制品。在一些实施方案中，所述方法进一步包括通过真空成型、红外加热和/或超声加热将聚合物层涂覆到所述制品的表面。在一些实施方案中，所述方法进一步包括通过红外加热或超声加热来加热所述聚合物层而使所述制品彼此粘附。在一些实施方案中，所述方法进一步包括用NFC、毛状纤维、天然浆料纤维或其任意组合的层浸涂所述制品。在一些实施方案中，所述消费产品是咖啡胶囊，并且其中所述制品是胶囊主体和/或胶囊盖。
附图说明
图1a至图1f为扫描电子显微镜(SEM)图像，示出了随精制时间变化的蔗渣纤维。
图2为表格，示出了经精制的蔗渣纤维的表征结果及其预制件。
图3为一组SEM图像，示出了蔗渣的纳米原纤化纤维素(NFC)。左图：x 10000放大倍数；右图：x 20000放大倍数。
图4a至图4e为示意图，示出了制备具有不同结构的NFC增强纸预制件的过程。
图5为表格，示出了基线蔗渣、NFC和具有不同结构的NFC增强纸预制件的比较。
图6为流程图，示出了咖啡胶囊的制备。
图7为一组图像，示出了由不同材料制备的咖啡胶囊的比较。
具体实施方案
在本文的附图、权利要求书和说明书中阐述了一个或多个发明实施方案的细节。除非明确排除，否则本文公开和考虑的发明实施方案的其他特征、目的和优点可以与任何其他实施方案组合。除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语均具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义。材料、方法和实施例仅是说明性而非限制性的。
除非另有说明，否则开放性术语例如“含有”、“包含”、“包括”等意味着包括。
除非上下文另有明确规定，否则本文使用单数形式“一个”、“一种”和“该”来包括复数个指代物。因此，除非有相反的说明，否则本申请中阐述的数值参数可以是能够根据本发明所寻求获得的期望性质而变化的近似值。
术语“约”是指在参考数值的±15％内的数值。除非另有说明，本文的一些实施方案考虑数值范围。当提供数值范围时，除非另有说明，否则该范围包括范围端点。除非另有说明，否则数值范围包括其中的所有值和子范围，如同它们被明确写出。
术语“毛状纤维”是指在原纤化过程后含有两个或多个不同纤维直径的植物纤维。例如，毛状纤维含有具有不同尺度直径的两种或多种纤维，诸如微米级纤维和纳米级纤维。在一些实施方案中，毛状纤维含有附接在微米级浆料纤维表面上的纳米级纤维素纤维。
在许多方面中的一些方面，本公开内容提供了环境友好、可持续且有成本效益的功能材料、其制剂以及其制备方法。在一些实施方案中，该材料是基于纸的。在一些实施方案中，该材料适合用于食品包装工业。在一些实施方案中，该材料是复合材料。在一些实施方案中，该材料是蔗渣纤维(来自糖蔗工业的副产物)与(i)来源于蔗渣纤维的微米原纤化纤维素或纳米原纤化纤维素和/或(ii)各种美国FDA批准的可再生聚合物组合的复合物。在一些实施方案中，该材料对气体和/或液体是半渗透性的。在一些实施方案中，该材料对气体和/或液体是不可渗透的。在一些实施方案中，该制备方法是可放大的，例如，制造规模是可放大的。在一些实施方案中，该制备方法采用环境友好的绿色技术。在一些实施方案中，该材料适合用于食品储存、运输、烹饪器皿和食品服务。在一些实施方案中，该材料耐热、耐油、耐油脂、耐水或其任意组合。在一些实施方案中，与常规纤维或衍生的纸相比，该材料具有降低的渗透性。在一些实施方案中，该材料用于可生物降解的、耐热、耐水和耐油的纸基杯面容器。在一些实施方案中，该材料对空气和水分是不可渗透的。在一些实施方案中，该材料用于不透气和不透水分的咖啡胶囊。在一些实施方案中，该材料用于供长期食品储存的可微波复合物食品容器。在一些实施方案中，该材料保护其中内容物(例如，食物)的质量和安全。在一些实施方案中，该材料适合用于方便面杯、餐盘和咖啡胶囊。除了由于纸的原材料(例如，纤维素)是生物来源而具有再生性以外，它还可以用作大气中不断增加的二氧化碳水平的天然碳汇。
在一些方面，本文公开了纸基材料(例如，预制件、复合物)的制剂及其生产方法。在一些实施方案中，该材料是半渗透的或不可渗透的。在一些实施方案中，该材料具有所需的耐热性、耐油性和/或耐水性。在一些实施方案中，就热性质、机械性质和粘弹性质对纸基材料进行表征。在一些实施方案中，纤维素纤维(例如，微米纤维、纳米纤维)可以从植物浆料(例如，蔗渣、甘蔗、亚麻、木材或棉花)提取。在一些实施方案中，本文公开的材料和方法可用于制备食品容器或可用于食品包装应用，例如，方便面杯和咖啡胶囊。在一些实施方案中，该材料和制备过程可放大，以产生大量的这些食品容器/食品包装。
在一些方面，制备本文公开的材料的方法包括生产微米原纤化纤维或纳米原纤化纤维(例如，蔗渣纤维)。在一些实施方案中，本文提供了制备对热、气体和/或液体半渗透或不可渗透的复合材料的方法。在一些实施方案中，通过使纤维穿过研磨机和/或匀浆器来制备微米原纤化纤维或纳米原纤化纤维。在一些实施方案中，微米原纤化纤维或纳米原纤化纤维阻塞常规的纤维基纸结构中存在的孔，因此被称为“分层”纤维预制件。
在一些方面，本文还提供了通过根据产品的应用将上述生产的“分层”预制件与热塑性或热固性树脂组合来生产复合物(例如，不可渗透的纸基材料)的方法。可以采用三种方法来生产这样的复合结构：(i)将预制件与热塑性膜层压，从而创建夹层结构，(ii)用低粘度热固性树脂浸渍预制件，以及(iii)对初始纤维悬浮液进行湿粉浸渍，随后热固结和干燥。在一些实施方案中，进行从始至终的生命周期评估来量化这些产品的绿色证书。
在一些方面，本文公开了用于评估生产过程和产品的经济可行性和绿色证书(生命周期评估LCA)的知识。为了确定所生产的MFC/NFC-增强纤维加强的复合物食品包装材料的绿色证书，可以对所生产的复合物食品容器进行全面的早期生命周期评估，以计量与该材料(例如，复合物容器)相关的潜在环境影响。LCA需要仔细的范围和目标定义，以便定义目标、系统边界和模型输入参数。生命周期影响评估可将这些数据转换为选定环境影响目录中的值。
纤维素纤维
纤维素是由重复单元组成的线性大分子，该重复单元由通过β(1-4)糖苷键连接的两个D-葡萄糖酐环构成。它是地球上最丰富的有机均聚物。已经发现，纤维素纤维在制药和化妆品工业、造纸工业，以及最近的用于生产所谓的“绿色”(纳米)复合物的复合物中有许多工业应用。就生物基包装而言，纤维素也已经以纸的形式用于柔性食品包装。纸常用于柔性包装，因为其强韧而刚硬、可印刷、可易于生产、可持续且经济有效。纸基柔性食品包装的一个值得注意的实例是脱水汤袋。然而，纸作为独立衬底时具有较低的阻隔性。替代地，通常结合具有高阻隔性的材料将纸用作层压包装的一部分。例如，面粉袋/糖袋由聚乙烯层压纸组成。此外，每种食品产品均具有相对于其稳定性、质地和口味的最佳水分含量。为了将水分含量保持在正确的水平，纸通常必须与聚合物、蜡和铝箔层压以防止水蒸气和氧化剂(如空气)的损失或侵入。然而，由于该层压结构(例如，纸)的主要结构组件不具有所需的强度/刚度，因此尚未实现使用纸基产品来作为用于长期食品储存的结构(干燥)食品容器。
在一些实施方案中，纤维来自于动物或植物。在一些实施方案中，该纤维从植物(诸如，蕉麻、竹、香蕉、椰纤维、椰壳、棉花、亚麻、赫纳昆纤维(henequen)、大麻、啤酒花、黄麻、棕榈、苎麻或剑麻中的一种或多种)萃取。天然纤维具有许多优势，包括其全球可用性、高比强度和模量、低密度、可生物降解性和可再生性。在一些实施方案中，天然纤维如植物纤维被用于加强聚合物，例如，用在复合材料中。在一些实施方案中，使得天然纤维更疏水(从而改善亲水性天然纤维与疏水性聚合物基质之间的相容性)的方法包括硅烷化(MehtaG,Drzal L T,Mohanty A K,Misra M.J Appl Polym Sci.2006；99(3):1055-1068；GananP,Garbizu S,Llano-Ponte R,Mondragon I.Polym Compos.2005；26(2):121-127；PothanL A,Thomas S,Groeninckx G.Compos Pt A-Appl Sci Manuf.2006；37(9):1260-1269；以及Valadez-Gonzalez A,Cervantes-Uc J M,Olayo R,Herrera-Franco PJ.Compos Pt B-Eng.1999；30(3):321-331)、乙酰化(Tserki V,Zafeiropoulos N E,Simon F,PanayiotouC.Compos Pt A-Appl Sci Manuf.2005；36(8):1110-1118)、苯甲酰化(Nair KCM,ThomasS,Groeninckx G.Compos Sci Technol.2001；61(16):2519-2529)、异氰酸酯处理(GeorgeJ,Janardhan R,Anand J S,Bhagawan S S,Thomas S.Polymer.1996；37(24):5421-5431)以及天然纤维的聚合物接枝(Kaith B S,Kalia S.Express Polym Lett.2008；2(2):93-100)。
在一些实施方案中，被分别称为微米原纤化纤维素(MFC)和纳米原纤化纤维素(NFC)的微米级纤维素纤维和纳米级纤维素纤维可以通过微米级纤维素纤维的原纤化或通过使浆料溶液穿过高压匀浆器或研磨机来生产。这些MFC和NFC在其纸形式时具有优异的机械性能，测得的拉伸模量和拉伸强度分别高达15GPa和232MPa(普通纸的拉伸强度的5倍)以及高阻气性。这可能是由原纤化过程造成，该过程解放出在纤维素纤维内部的以其他方式无法接近的羟基基团。因此，其可以经由形成氢键更强地与相似的纤维结合。在一些实施方案中，NFC可以与浆料纤维结合，产生纳米纤维素增强的浆料纤维加强的全纤维素(纳米)复合物。在一些实施方案中，纤维(例如，蔗渣纤维)的堆积效率可以影响所形成的片材的透气度。为了提高纤维之间的堆积效率，可以设想NFC不仅可以用于在预制件制备过程中结合浆料纤维，而且还可以填充浆料纤维网络中存在的间隙，从而改善所得到的纸基产品的阻气性能。在一些实施方案中，这些较短和较小的纤维素纤维可以阻塞天然存在于纤维表面上的孔以及纤维之间的间隙，并且/或者可以降低所形成的纤维片材的气体/液体渗透性。由于空气是天然绝热体，较大纤维素纤维的多孔性质也可以有助于所得最终产品的热绝缘。为了进一步生产不可渗透的纸基材料，使用常规树脂传递模塑工艺用FDA批准的聚合物树脂浸渍现有的分层的纸基结构。该聚合物应当使得整个结构不透气体且不透液体。
在一些实施方案中，本文公开的纳米纤维素是隔离的纳米纤维素，例如，其中该纳米纤维素是细菌纤维素，支撑体材料在不存在产生纤维素的微生物的情况下与细菌纤维素的水性分散体接触。在一些实施方案中，在形成水性纳米纤维素分散体之前提取、分离和/或纯化纳米纤维素。在一些实施方案中，纳米纤维素是至少一个尺寸(例如，高度、长度或深度)小于100nm的结晶纤维素。纳米纤维素的来源不受限制。在一些实施方案中，纳米纤维素是从植物(如木浆或棉花)提取，或者可以从动物(如被囊动物)提取。或者，纤维素可以由细菌产生。纳米纤维素可以作为纳米原纤化纤维素、纤维素纳米晶须或细菌纤维素提供。在一些实施方案中，本文的纳米纤维素可以在其与支撑体材料接触之前纯化。在纳米纤维素是细菌纤维素的情况下，该细菌纤维素可以通过用碱性条件处理来纯化以除去所有微生物。或者，可以通过离心来纯化纤维素。在一些实施方案中，本文的纳米纤维素可以从其来源(例如，诸如Nata-de-coco等食料)提取，或者可以从产生纤维素的微生物的细菌培养物中分离。这样的产生纤维素的微生物的实例包括属于醋杆菌属(Acetobacter)、根瘤菌属(Rhizobium)、产碱菌属(Alcaligenes)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、八叠球菌属(Sarcina)和/或假单胞菌属(Pseudomonas)的微生物。该微生物可以是适应于在搅拌条件下培养的菌株，如木醋杆菌(Acetobacter xylinum)BPR2001。被称为被囊纤维素(tunicin)的纤维素晶须也可以从被囊动物(海洋动物)提取。在一些实施方案中，细菌纤维素或纳米纤维素可以由特定的细菌菌株产生，最有效的生产者是木醋杆菌。
在一些方面，本文公开了制备微米原纤化和/或纳米原纤化的纤维(或任何纤维素纤维)(例如，蔗渣纤维)的方法。在一些实施方案中，纤维(例如，蔗渣纤维)是精制的，例如，通过胶体磨。在一些实施方案中，来源于纤维的市售溶解浆料被用作制备精制纤维预制件的起始材料。在一些实施方案中，溶解浆料由约90-99重量％(例如，97.7重量％)的纤维素和约1-10重量％(例如，2.3重量％)的半纤维素组成(例如，在碳水化合物分析示出)。在一些实施方案中，使用再循环胶体磨(例如，JM-60,Bean Product Machinery，TiangangMachine Manufacture Co.Ltd.,WHERE,China)精制来源于纤维的溶解浆料。在一些实施方案中，胶体磨在最大功率(例如，1.5kW)下操作。在一些实施方案中，在研磨之前，将来源于纤维的溶解浆料在水中浸泡过夜并混合(例如，在7g L-1的稠度下)以产生均质的纤维悬浮液。在一些实施方案中，将纤维悬浮液进料到胶体磨中精制约：6分钟、12分钟、18分钟、30分钟、45分钟、60分钟、90分钟、120分钟、150分钟、180分钟、240分钟、300分钟或360分钟。
在一些实施方案中，使用造纸工艺生产纤维预制件，由此将先前的(精制的)纤维悬浮液(例如，在7g L-1的稠度下)真空过滤到滤纸(例如，直径18cm)上以去除多余的水分。在一些实施方案中，将湿滤饼在重量(例如，1.5t)和温度(例如，120℃)下热压1-5小时(例如，2小时)以固结和干燥湿滤饼，从而产生刚性纤维预制件。在一些实施方案中，纤维预制件具有约400-800g m-2(例如，600g m-2)的克重和约1-5mm(例如，2mm)的厚度。
在一些实施方案中，本文的纳米纤维素具有约0.1nm至100nm、约0.5nm至50nm、约1nm至20nm或约1nm至10nm的平均直径，例如约：1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm或100nm的平均直径。在一些实施方案中，纤维素作为纳米纤维提供，该纳米纤维具有约0.5nm至50nm、约1nm至20nm或约1nm至10nm的平均厚度，例如约：1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm的平均厚度。在一些实施方案中，纤维素纤维具有约：0.5nm至100nm、1nm至50nm或5nm至20nm的平均宽度。在一些实施方案中，纤维素纤维具有约：0.5微米至1000微米、1微米至500微米、1微米至100微米、1微米至50微米、1微米至20微米、1微米至10微米、1微米至5微米、0.1微米至10微米或0.1微米至5微米的平均长度。在一些实施方案中，纤维素作为纳米纤维生产，如带状纳米纤维。
在一些实施方案中，本文的纳米纤维素以水性分散体、悬浮液或料浆的形式提供。在一些实施方案中，大多数纳米纤维素不溶于水溶液。可以通过将纳米纤维素与水溶液(例如水)混合来制备分散体。纳米纤维素可以通过搅动与水混合，例如，通过搅拌、超声处理、胶体研磨、研磨或匀浆化。在一些实施方案中，本文的支撑体与纳米纤维素的水性分散体接触，例如，将支撑体浸入或浸泡在纳米纤维素的水性分散体中(例如，通过料浆浸泡)。使支撑体在室温下与纳米纤维素的水性分散体接触为期1小时至2小时、至7天，例如，1天至7天，诸如，2天至5天，或3天。允许支撑体涂覆所需的时间取决于支撑体的亲水性和/或吸水性。在一些实施方案中，所需的最小时间量是支撑体在浸入水中时获得最大水分饱和所需的时间。
在一些实施方案中，本文的支撑体作为聚合物提供。在一些实施方案中，支撑体可以作为丸粒、粉末、松散纤维、织造纤维毡或非织造纤维毡、绳或丝束提供。在一些实施方案中，该聚合物是加强组分或基质组分，例如，用于制造复合物。例如，支撑体是亲水性支撑体。在一些实施方案中，支撑体以纤维、丸粒或粉末的形式提供，更多地作为纤维提供。该聚合物可以是合成聚合物或来源于天然的聚合物或天然存在的聚合物。特别地，该聚合物可以是天然存在的纤维或基于合成聚合物的纤维。在一些实施方案中，该聚合物是亲水性聚合物(例如，该聚合物提供氢键键合位点)。在一些实施方案中，该聚合物可以是来源于生物的合成聚合物，诸如聚(乳酸)(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、细菌聚酯，或合成的、半合成的或修饰的纤维素聚合物，如乙酸丁酸纤维素(CAB)、丁酸纤维素、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯酸酯化环氧大豆油(AESO)、环氧亚麻籽油、莱赛尔(Lyocell)或嫘萦(rayon)。在一些实施方案中，该聚合物可以是天然存在的聚合物，诸如小麦谷蛋白、玉米醇溶蛋白、羊毛、纤维素或淀粉。纤维可以来源于或获自植物或动物。具体地，纤维是从植物(诸如，蕉麻、竹、香蕉、椰纤维、椰壳、棉花、亚麻、赫纳昆纤维、大麻、啤酒花、黄麻、棕榈、苎麻或剑麻中的一种或多种)提取。
材料
在一些方面，本文提供了一种材料，其包括浆料和原纤化纤维素，其中该浆料和/或该原纤化纤维素独立地来源于植物纤维。在一些实施方案中，植物纤维选自蔗渣、亚麻、大麻、棕榈及其任意组合。在一些实施方案中，植物纤维包括蔗渣。在一些实施方案中，原纤化纤维素包括微米原纤化纤维素。在一些实施方案中，原纤化纤维素包括纳米原纤化纤维素。在一些实施方案中，原纤化纤维素和浆料以(1:100至1:1)、(1:90至1:50)、(1:80至1:60)、(1:70至1:50)、(1:60至1:40)、(1:50至1:30)、(1:50至1:5)、(1:40至1:5)、(1:30至1:1)、(1:20至1:1)或(1:10至1:1)的重量比存在，例如，约1比(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100)的重量比。在一些实施方案中，浆料和原纤化纤维素以约1比(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20)的重量比存在。在一些实施方案中，原纤化纤维素具有小于约100nm的平均直径，例如，小于约：1nm、2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、13nm、14nm、15nm、16nm、17nm、18nm、19nm、20nm、21nm、22nm、23nm、24nm、25nm、26nm、27nm、28nm、29nm、30nm、31nm、32nm、33nm、34nm、35nm、36nm、37nm、38nm、39nm、40nm、41nm、42nm、43nm、44nm、45nm、46nm、47nm、48nm、49nm、50nm、51nm、52nm、53nm、54nm、55nm、56nm、57nm、58nm、59nm、60nm、61nm、62nm、63nm、64nm、65nm、66nm、67nm、68nm、69nm、70nm、71nm、72nm、73nm、74nm、75nm、76nm、77nm、78nm、79nm、80nm、81nm、82nm、83nm、84nm、85nm、86nm、87nm、88nm、89nm、90nm、91nm、92nm、93nm、94nm、95nm、96nm、97nm、98nm、99nm或100nm的平均直径。在一些实施方案中，该材料具有约：1-100μm、1-90μm、1-80μm、1-70μm、1-60μm、1-50μm、1-40μm、1-30μm、1-25μm、1-20μm或1-10μm或约15μm或更小的平均直径，例如，约5μm或更小的平均直径。在一些实施方案中，该材料具有不低于约：0.1g/cm3、0.2g/cm3、0.3g/cm3、0.4g/cm3、0.5g/cm3、0.6g/cm3、0.7g/cm3、0.8g/cm3、0.9g/cm3、1g/cm3、1.1g/cm3、1.2g/cm3、1.3g/cm3、1.4g/cm3、1.5g/cm3、1.6g/cm3、1.7g/cm3、1.8g/cm3、1.9g/cm3、2g/cm3、2.1g/cm3、2.2g/cm3、2.3g/cm3、2.4g/cm3、2.5g/cm3、2.6g/cm3、2.7g/cm3、2.8g/cm3、2.9g/cm3、3g/cm3、3.1g/cm3、3.2g/cm3、3.3g/cm3、3.4g/cm3、3.5g/cm3、3.6g/cm3、3.7g/cm3、3.8g/cm3、3.9g/cm3、4g/cm3、4.1g/cm3、4.2g/cm3、4.3g/cm3、4.4g/cm3、4.5g/cm3、4.6g/cm3、4.7g/cm3、4.8g/cm3、4.9g/cm3、5g/cm3、5.1g/cm3、5.2g/cm3、5.3g/cm3、5.4g/cm3、5.5g/cm3、5.6g/cm3、5.7g/cm3、5.8g/cm3、5.9g/cm3、6g/cm3、6.1g/cm3、6.2g/cm3、6.3g/cm3、6.4g/cm3、6.5g/cm3、6.6g/cm3、6.7g/cm3、6.8g/cm3、6.9g/cm3、7.0g/cm3、7.1g/cm3、7.2g/cm3、7.3g/cm3、7.4g/cm3、7.5g/cm3、7.6g/cm3、7.7g/cm3、7.8g/cm3、7.9g/cm3、8.0g/cm3、8.1g/cm3、8.2g/cm3、8.3g/cm3、8.4g/cm3、8.5g/cm3、8.6g/cm3、8.7g/cm3、8.8g/cm3、8.9g/cm3、9g/cm3、9.1g/cm3、9.2g/cm3、9.3g/cm3、9.4g/cm3、9.5g/cm3、9.6g/cm3、9.7g/cm3、9.8g/cm3、9.9g/cm3或10g/cm3的包封密度。在一些实施方案中，该材料具有约0.9g/cm3或更高的包封密度，例如，约1.2g/cm3或更高的包封密度。在一些实施方案中，该材料具有不高于约：1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％的孔隙率。在一些实施方案中，该材料具有约：1％至50％、1％至40％、1％至30％、1％至25％、1％至20％、1％至15％、1％至10％、1％至5％、1％至2.5％或约48％或更小的孔隙率，例如，约30％或更小的孔隙率。在一些实施方案中，该材料具有长于约：100秒、200秒、300秒、400秒、500秒、750秒、1000秒、1250秒、1500秒、2000秒、2500秒、3000秒、5000秒、10000秒、15000秒、20000秒、25000秒、30000秒、35000秒、40000秒、45000秒或50000秒的Gurley时间。在一些实施方案中，该材料具有约260秒或更长的Gurley时间，例如，长于38000秒的Gurley时间。在一些实施方案中，该材料具有不高于约：(0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.2、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、0.26、0.27、0.28、0.29、0.30、0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.43、0.44、0.45、0.46、0.47、0.48、0.49、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10)x 10-7m3Pa-1m-2s-1的透气度。在一些实施方案中，该材料具有约5x10-7m3Pa-1m-2s-1或更低的透气度，例如，小于0.03x 10-7m3Pa-1m-2s-1或更低的透气度。在一些实施方案中，该材料具有不高于约：20000、15000、10000、9000、8000、7000、6000、5000、4000、3000、2000、1000、900、800、700、600、500、400、300、200、190、180、170、160、150、140、130、120、110、100、90、80、70、60、50、40、30、20或10cm3m-2d-1(或cm3/(m2 24h·atm)或cm3/(m2 24h·Mpa))的透氧率(OTR)。在一些实施方案中，该材料具有约10000cm3m-2d-1或更低的OTR，例如，约4000cm3m-2d-1或更低的OTR。在一些实施方案中，该材料具有不高于约：10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、215、220、225、230、235、240、245、250、255、260、265、270、275、280、285、290、295、300、320、340、360、380、400、450、500、600、700、800、900或1000g m-2d-1(或g/(m2 24h))的水蒸气透过率(WVTR)。在一些实施方案中，该材料具有约260g m-2d-1或更低的WVTR，例如，约215g m-2d-1或更低的WVTR。在一些实施方案中，该材料具有不高于约：0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5％、5.1％、5.2％、5.3％、5.4％、5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％、6％、6.1％、6.2％、6.3％、6.4％、6.5％、6.6％、6.7％、6.8％、6.9％、7.0％、7.1％、7.2％、7.3％、7.4％、7.5％、7.6％、7.7％、7.8％、7.9％、8.0％、8.1％、8.2％、8.3％、8.4％、8.5％、8.6％、8.7％、8.8％、8.9％、9％、9.1％、9.2％、9.3％、9.4％、9.5％、9.6％、9.7％、9.8％、9.9％或10％的吸水率。在一些实施方案中，该材料具有约5％或更低的吸水率，例如，约2％或更低的吸水率。在一些实施方案中，例如，如用蓖麻油测量的，该材料具有低于约：0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5％、5.1％、5.2％、5.3％、5.4％、5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％、6％、6.1％、6.2％、6.3％、6.4％、6.5％、6.6％、6.7％、6.8％、6.9％、7.0％、7.1％、7.2％、7.3％、7.4％、7.5％、7.6％、7.7％、7.8％、7.9％、8.0％、8.1％、8.2％、8.3％、8.4％、8.5％、8.6％、8.7％、8.8％、8.9％、9％、9.1％、9.2％、9.3％、9.4％、9.5％、9.6％、9.7％、9.8％、9.9％或10％的吸油率。在一些实施方案中，例如，如用蓖麻油测量的，该材料具有低于2％的吸油率。在一些实施方案中，该材料不吸油。在一些实施方案中，该材料具有不小于约：1GPa、2GPa、3GPa、4GPa、5GPa、6GPa、7GPa、8GPa、9GPa、10GPa、11GPa、12GPa、13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa、19GPa、20GPa、21GPa、22GPa、23GPa、24GPa、25GPa、26GPa、27GPa、28GPa、29GPa、30GPa、31GPa、32GPa、33GPa、34GPa、35GPa、36GPa、37GPa、38GPa、39GPa、40GPa、41GPa、42GPa、43GPa、44GPa、45GPa、46GPa、47GPa、48GPa、49GPa、50GPa、51GPa、52GPa、53GPa、54GPa、55GPa、56GPa、57GPa、58GPa、59GPa、60GPa、61GPa、62GPa、63GPa、64GPa、65GPa、66GPa、67GPa、68GPa、69GPa、70GPa、71GPa、72GPa、73GPa、74GPa、75GPa、76GPa、77GPa、78GPa、79GPa、80GPa、81GPa、82GPa、83GPa、84GPa、85GPa、86GPa、87GPa、88GPa、89GPa、90GPa、91GPa、92GPa、93GPa、94GPa、95GPa、96GPa、97GPa、98GPa、99GPa或100GPa的拉伸模量。在一些实施方案中，该材料具有高于4GPa的拉伸模量，例如，约8GPa或更高的拉伸模量。在一些实施方案中，该材料具有不小于约：1MPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、10MPa、11MPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa、30MPa、31MPa、32MPa、33MPa、34MPa、35MPa、36MPa、37MPa、38MPa、39MPa、40MPa、41MPa、42MPa、43MPa、44MPa、45MPa、46MPa、47MPa、48MPa、49MPa、50MPa、51MPa、52MPa、53MPa、54MPa、55MPa、56MPa、57MPa、58MPa、59MPa、60MPa、61MPa、62MPa、63MPa、64MPa、65MPa、66MPa、67MPa、68MPa、69MPa、70MPa、71MPa、72MPa、73MPa、74MPa、75MPa、76MPa、77MPa、78MPa、79MPa、80MPa、81MPa、82MPa、83MPa、84MPa、85MPa、86MPa、87MPa、88MPa、89MPa、90MPa、91MPa、92MPa、93MPa、94MPa、95MPa、96MPa、97MPa、98MPa、99MPa、100MPa、110MPa、120MPa、130MPa、140MPa、150MPa、160MPa、170MPa、180MPa、190MPa、200MPa、210MPa、215MPa、220MPa、225MPa、230MPa、235MPa、240MPa、245MPa、250MPa、255MPa、260MPa、265MPa、270MPa、275MPa、280MPa、285MPa、290MPa、295MPa、300MPa、320MPa、340MPa、360MPa、380MPa、400MPa、450MPa或500MPa的拉伸强度。在一些实施方案中，该材料具有约42MPa或更高的拉伸强度，例如，约100MPa或更高的拉伸强度。在一些实施方案中，该材料具有约(1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％)或更高的断裂应变率。在一些实施方案中，该材料具有约4％或更高的断裂应变率，例如，约6％或更高的断裂应变率。在一些实施方案中，该材料具有高于约：1N m g-1、2N m g-1、3N m g-1、4N m g-1、5N m g-1、6N m g-1、7N m g-1、8N m g-1、9N m g-1、10N m g-1、11N m g-1、12N m g-1、13N m g-1、14Nm g-1、15N m g-1、16N m g-1、17N m g-1、18N m g-1、19N m g-1、20N m g-1、21N m g-1、22N mg-1、23N m g-1、24N m g-1、25N m g-1、26N m g-1、27N m g-1、28N m g-1、29N m g-1、30N m g-1、31N m g-1、32N m g-1、33N m g-1、34N m g-1、35N m g-1、36N m g-1、37N m g-1、38N m g-1、39N m g-1、40N m g-1、41N m g-1、42N m g-1、43N m g-1、44N m g-1、45N m g-1、46N m g-1、47N m g-1、48N m g-1、49N m g-1、50N m g-1、51N m g-1、52N m g-1、53N m g-1、54N m g-1、55N m g-1、56N m g-1、57N m g-1、58N m g-1、59N m g-1、60N m g-1、61N m g-1、62N m g-1、63N m g-1、64N m g-1、65N m g-1、66N m g-1、67N m g-1、68N m g-1、69N m g-1、70N m g-1、71N m g-1、72N m g-1、73N m g-1、74N m g-1、75N m g-1、76N m g-1、77N m g-1、78N m g-1、79N m g-1、80N m g-1、81N m g-1、82N m g-1、83N m g-1、84N m g-1、85N m g-1、86N m g-1、87N m g-1、88N m g-1、89N m g-1、90N m g-1、91N m g-1、92N m g-1、93N m g-1、94N m g-1、95N m g-1、96N m g-1、97N m g-1、98N m g-1、99N m g-1、100N m g-1、110N m g-1、120N m g-1、130N m g-1、140N m g-1、150N m g-1、160N m g-1、170N m g-1、180N m g-1、190N m g-1、200N m g-1、210N m g-1、215N m g-1、220N m g-1、225N m g-1、230N m g-1、235N m g-1、240Nm g-1、245N m g-1、250N m g-1、255N m g-1、260N m g-1、265N m g-1、270N m g-1、275N m g-1、280N m g-1、285N m g-1、290N m g-1、295N m g-1、300N m g-1、320N m g-1、340N m g-1、360N m g-1、380N m g-1、400N m g-1、450N m g-1或500N m g-1的抗张指数。在一些实施方案中，该材料具有高于50N m g-1的抗张指数，例如，约88N m g-1或更高的抗张指数。在一些实施方案中，该材料具有约(100、200、300、400、500、750、1000、1250、1500、2000、2500、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000、15000、20000、25000、30000、35000、40000、45000或50000)mJ m-2或更高的拉伸能量吸收。在一些实施方案中，该材料具有约1800mJ m-2或更高的拉伸能量吸收，例如约5000mJ m-2或更高的拉伸能量吸收。在一些实施方案中，该材料具有比植物纤维高1-100倍的弯曲模量，例如，高约：1-100倍、1-90倍、1-80倍、1-70倍、1-60倍、1-50倍、1-40倍、1-30倍、1-25倍、1-20倍或1-10倍的弯曲模量。在一些实施方案中，该材料具有比植物纤维高约(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100)倍的拉伸模量。在一些实施方案中，该材料具有比植物纤维高1-100倍的拉伸强度，例如，高约：1-100倍、1-90倍、1-80倍、1-70倍、1-60倍、1-50倍、1-40倍、1-30倍、1-25倍、1-20倍或1-10倍的拉伸强度。在一些实施方案中，该材料具有比植物纤维高约(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100)倍的弯曲强度。在一些实施方案中，该材料具有比植物纤维高约(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100)倍的弯曲模量。在一些实施方案中，该材料具有比植物纤维高1-100倍的弯曲强度，例如，高约：1-100倍、1-90倍、1-80倍、1-70倍、1-60倍、1-50倍、1-40倍、1-30倍、1-25倍、1-20倍或1-10倍的弯曲强度。在一些实施方案中，该材料具有比植物纤维高约(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100)倍的弯曲强度。在一些实施方案中，该材料具有比植物纤维高1-100倍的储能模量，例如，高约：1-100倍、1-90倍、1-80倍、1-70倍、1-60倍、1-50倍、1-40倍、1-30倍、1-25倍、1-20倍或1-10倍的储能模量。在一些实施方案中，该材料具有比植物纤维高约(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100)倍的储能模量。在一些实施方案中，本文公开的材料对于气体(例如，加热的空气)和液体(例如，水、油)是半渗透的。在一些实施方案中，本文公开的材料对于气体(例如，加热的空气)和液体(例如，水、油)是不可渗透的。
在一些方面，本文公开了涂覆有纳米纤维素的支撑体材料表面。在一些实施方案中，涂层的纳米纤维素垂直于支撑体表面定向。在一些实施方案中，纳米纤维素作为致密的纳米纤维素涂层提供。在一些实施方案中，支撑体材料通过纳米纤维素结合在一起。在一些实施方案中，纳米纤维素作为致密的纳米纤维素涂层提供。在一些实施方案中，纳米纤维素作为毛状纤维涂层提供。在一些实施方案中，在支撑体材料表面上产生致密的纳米纤维素涂层或产生涂覆有纳米纤维素的毛状纤维(其中纳米纤维素垂直于支撑体材料的表面定向)导致支撑体材料的表面积与未修饰的支撑体材料相比增加。在一些实施方案中，表面涂覆的支撑体材料是支撑体材料，其一些表面或基本上所有表面都涂覆有纳米纤维素。这包括涂覆有致密和毛状支撑体的支撑体材料。该术语还旨在包括这样的支撑体材料，其中纳米纤维素涂覆该支撑体材料并且还用作粘合剂以将支撑体材料结合在一起。在一些实施方案中，表面涂覆的支撑体材料包含含有通过纳米纤维素结合在一起的支撑体材料的主体。在一些实施方案中，通过视觉检查支撑体材料的表面来确定支撑体材料的表面形态(例如，其是以毛状纤维涂覆还是以致密层涂覆)，例如，通过扫描电子显微镜(SEM)。
在一些实施方案中，纳米纤维素的致密层是涂覆有纳米纤维素的支撑体材料，其中纳米纤维素纤维沿着支撑体材料的表面充分定向以形成基本上连续的层。在一些实施方案中，致密层可以由堆叠或层叠在彼此之上的纳米纤维素纤维组成，其中最靠近支撑体的那些纤维的至少一部分纤维纵轴与支撑体接触。在一些实施方案中，纳米纤维素纤维在支撑体接触纤维上堆叠或层叠，以增加支撑体上致密层的厚度。在一些实施方案中，纳米纤维素纤维不与支撑体材料接触。在一些实施方案中，本文公开的支撑体材料涂覆有纳米纤维素，其中涂层的一部分与支撑体表面接触，并且其中与支撑体表面接触的涂层部分的纤维的至少一部分纵轴与支撑体表面接触。在一些实施方案中，致密层中的支撑体接触纤维被定向，使得纤维纵轴的至少一部分与支撑体的表面接触。纤维可以与表面完全平行(例如，接触)。在这种情况下，纤维的纵轴基本上与支撑体的表面接触。或者，纤维可以与支撑体接触但不完全对齐。在这种情况下，纤维纵轴的一部分与表面接触。纤维与支撑体接触并彼此接触，从而形成连续层。致密层包括呈延伸形式的纤维的情况和/或纤维被折叠的情况。
在一些实施方案中，毛状纤维或毛状支撑体是涂覆有纳米纤维素的支撑体材料，其中至少一部分纳米纤维素垂直于支撑体材料的表面定向。在涂层的纳米纤维素“垂直定向”的情况下，在本公开内容的上下文中，一些或基本上所有的纳米纤维素与支撑体材料表面呈一定角度延伸(这不仅包括相对于支撑体材料表面以90度角延伸的纳米纤维素，还包括与该表面呈任何角度延伸而不是与表面完全平行的纳米纤维素)，而不是与支撑体材料的表面平行。
在一些方面，本公开内容提供了可以通过本文公开的过程获得的表面涂覆的支撑体材料。在一些实施方案中，可以在与纳米纤维素接触之前通过物理或化学处理来修饰该支撑体，该处理是诸如常压或低压等离子体或电晕处理、溶剂洗涤或提取、漂白、煮沸或洗涤(例如，在碱性溶液如氢氧化钠溶液中)。特别地，在将支撑体暴露于纳米纤维素的水性悬浮液或料浆之前，可以用溶剂，诸如有机溶剂(例如，丙酮、乙酸乙酯等，或醇，如乙醇、甲醇、丙醇、丁醇等)来洗涤该支撑体。
复合物
在一些方面，本文提供了一种复合物，其包含材料(例如，支撑体材料、预制件)和其他聚合物(例如，可生物降解的聚合物)。在一些实施方案中，其他聚合物是聚乳酸(聚丙交酯)、甲壳质、壳聚糖、海藻酸、海藻酸盐(例如，海藻酸钠、海藻酸钙、海藻酸镁、海藻酸三乙醇胺、海藻酸钾、海藻酸锶、海藻酸钡或海藻酸铵)、海藻酸丙二醇酯、木质素、热塑性淀粉、聚乙烯、聚丙烯、聚乙二醇、聚乙交酯、聚(丙交酯-共-乙交酯)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚(8-己内酯)、聚原酸酯、聚酐、聚赖氨酸、聚乙烯亚胺、羧甲基纤维素、乙酰化羧甲基纤维素、明胶、胶原、其衍生物、其任意组合或其共聚物。在一些实施方案中，其他聚合物呈纤维形式。在一些实施方案中，其他聚合物呈粉末形式。该聚合物可以是合成聚合物或来源于天然的聚合物或天然存在的聚合物。特别地，该聚合物可以是天然存在的纤维或基于合成聚合物的纤维。在一些实施方案中，该聚合物是亲水性聚合物(例如，该聚合物提供氢键键合位点)。在一些实施方案中，该聚合物可以是来源于生物的合成聚合物，诸如聚(乳酸)(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、细菌聚酯，或合成的、半合成的或修饰的纤维素聚合物，如乙酸丁酸纤维素(CAB)、丁酸纤维素、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯酸酯化环氧大豆油(AESO)、环氧亚麻籽油、莱赛尔或嫘萦。在一些实施方案中，该聚合物可以是天然存在的聚合物，诸如小麦谷蛋白、玉米醇溶蛋白、羊毛、纤维素或淀粉。纤维可以来源于或获自植物或动物。具体地，纤维是从植物(诸如，蕉麻、竹、香蕉、椰纤维、椰壳、棉花、亚麻、赫纳昆纤维、大麻、啤酒花、黄麻、棕榈、苎麻或剑麻中的一种或多种)提取。
在一些实施方案中，所述复合物具有比所述材料或植物纤维高1-100倍的弯曲模量，例如，高约：1-100倍、1-90倍、1-80倍、1-70倍、1-60倍、1-50倍、1-40倍、1-30倍、1-25倍、1-20倍或1-10倍的弯曲模量。在一些实施方案中，所述复合物具有比所述材料或植物纤维高约(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100)倍的拉伸模量。在一些实施方案中，所述复合物具有比所述材料或植物纤维高1-100倍的拉伸强度，例如，高约：1-100倍、1-90倍、1-80倍、1-70倍、1-60倍、1-50倍、1-40倍、1-30倍、1-25倍、1-20倍或1-10倍的拉伸强度。在一些实施方案中，所述复合物具有比所述材料或植物纤维高约(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100)倍的弯曲强度。在一些实施方案中，所述复合物具有比所述材料或植物纤维高约(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100)倍的弯曲模量。在一些实施方案中，所述复合物具有比所述材料或植物纤维高1-100倍的弯曲强度，例如，高约：1-100倍、1-90倍、1-80倍、1-70倍、1-60倍、1-50倍、1-40倍、1-30倍、1-25倍、1-20倍或1-10倍的弯曲强度。在一些实施方案中，所述复合物具有比所述材料或植物纤维高约(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100)倍的弯曲强度。在一些实施方案中，所述复合物具有比所述材料或植物纤维高1-100倍的储能模量，例如，高约：1-100倍、1-90倍、1-80倍、1-70倍、1-60倍、1-50倍、1-40倍、1-30倍、1-25倍、1-20倍或1-10倍的储能模量。在一些实施方案中，所述复合物具有比所述材料或植物纤维高约(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或100)倍的储能模量。在一些实施方案中，本文公开的复合物对于气体(例如，加热的空气)和液体(例如，水、油)是半渗透的。在一些实施方案中，本文公开的复合物对于气体(例如，加热的空气)和液体(例如，水、油)是不可渗透的。
在一些实施方案中，所述复合物具有不高于约：20000、15000、10000、9000、8000、7000、6000、5000、4000、3000、2000、1000、900、800、700、600、500、400、300、200、190、180、170、160、150、145、140、135、130、125、120、115、110、100、90、80、70、60、50、40、30、20、10、5或1cm3m-2d-1(或cm3/(m2 24h·atm)或cm3/(m2 24h·Mpa))的透氧率(OTR)。在一些实施方案中，所述复合物具有约500cm3m-2d-1或更低的OTR，例如，约200cm3m-2d-1或更低的OTR。在一些实施方案中，所述复合物具有不高于约：10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、215、220、225、230、235、240、245、250、255、260、265、270、275、280、285、290、295、300、320、340、360、380、400、450、500、600、700、800、900或1000g m-2d-1(或g/(m2 24h))的水蒸气透过率(WVTR)。在一些实施方案中，所述复合物具有约200g m-2d-1或更低的WVTR，例如，约100g m-2d-1或更低的WVTR。在一些实施方案中，所述复合物具有不高于约：0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5％、5.1％、5.2％、5.3％、5.4％、5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％、6％、6.1％、6.2％、6.3％、6.4％、6.5％、6.6％、6.7％、6.8％、6.9％、7.0％、7.1％、7.2％、7.3％、7.4％、7.5％、7.6％、7.7％、7.8％、7.9％、8.0％、8.1％、8.2％、8.3％、8.4％、8.5％、8.6％、8.7％、8.8％、8.9％、9％、9.1％、9.2％、9.3％、9.4％、9.5％、9.6％、9.7％、9.8％、9.9％或10％的吸水率。在一些实施方案中，所述复合物具有约5％或更低的吸水率，例如，约2％或更低的吸水率。在一些实施方案中，例如，如用蓖麻油测量的，所述复合物具有低于约：0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5％、5.1％、5.2％、5.3％、5.4％、5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％、6％、6.1％、6.2％、6.3％、6.4％、6.5％、6.6％、6.7％、6.8％、6.9％、7.0％、7.1％、7.2％、7.3％、7.4％、7.5％、7.6％、7.7％、7.8％、7.9％、8.0％、8.1％、8.2％、8.3％、8.4％、8.5％、8.6％、8.7％、8.8％、8.9％、9％、9.1％、9.2％、9.3％、9.4％、9.5％、9.6％、9.7％、9.8％、9.9％或10％的吸油率。在一些实施方案中，例如，如用蓖麻油测量的，所述复合物具有小于2％的吸油率。在一些实施方案中，所述复合所述材料不吸油。在一些实施方案中，所述复合物具有不小于约：1GPa、2GPa、3GPa、4GPa、5GPa、6GPa、7GPa、8GPa、9GPa、10GPa、11GPa、12GPa、13GPa、14GPa、15GPa、16GPa、17GPa、18GPa、19GPa、20GPa、21GPa、22GPa、23GPa、24GPa、25GPa、26GPa、27GPa、28GPa、29GPa、30GPa、31GPa、32GPa、33GPa、34GPa、35GPa、36GPa、37GPa、38GPa、39GPa、40GPa、41GPa、42GPa、43GPa、44GPa、45GPa、46GPa、47GPa、48GPa、49GPa、50GPa、51GPa、52GPa、53GPa、54GPa、55GPa、56GPa、57GPa、58GPa、59GPa、60GPa、61GPa、62GPa、63GPa、64GPa、65GPa、66GPa、67GPa、68GPa、69GPa、70GPa、71GPa、72GPa、73GPa、74GPa、75GPa、76GPa、77GPa、78GPa、79GPa、80GPa、81GPa、82GPa、83GPa、84GPa、85GPa、86GPa、87GPa、88GPa、89GPa、90GPa、91GPa、92GPa、93GPa、94GPa、95GPa、96GPa、97GPa、98GPa、99GPa或100GPa的拉伸模量。在一些实施方案中，所述复合物具有高于4GPa的拉伸模量，例如，约6GPa或更高的拉伸模量。在一些实施方案中，所述复合物具有不小于约：1MPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、10MPa、11MPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、21MPa、22MPa、23MPa、24MPa、25MPa、26MPa、27MPa、28MPa、29MPa、30MPa、31MPa、32MPa、33MPa、34MPa、35MPa、36MPa、37MPa、38MPa、39MPa、40MPa、41MPa、42MPa、43MPa、44MPa、45MPa、46MPa、47MPa、48MPa、49MPa、50MPa、51MPa、52MPa、53MPa、54MPa、55MPa、56MPa、57MPa、58MPa、59MPa、60MPa、61MPa、62MPa、63MPa、64MPa、65MPa、66MPa、67MPa、68MPa、69MPa、70MPa、71MPa、72MPa、73MPa、74MPa、75MPa、76MPa、77MPa、78MPa、79MPa、80MPa、81MPa、82MPa、83MPa、84MPa、85MPa、86MPa、87MPa、88MPa、89MPa、90MPa、91MPa、92MPa、93MPa、94MPa、95MPa、96MPa、97MPa、98MPa、99MPa、100MPa、110MPa、120MPa、130MPa、140MPa、150MPa、160MPa、170MPa、180MPa、190MPa、200MPa、210MPa、215MPa、220MPa、225MPa、230MPa、235MPa、240MPa、245MPa、250MPa、255MPa、260MPa、265MPa、270MPa、275MPa、280MPa、285MPa、290MPa、295MPa、300MPa、320MPa、340MPa、360MPa、380MPa、400MPa、450MPa或500MPa的拉伸强度。在一些实施方案中，所述复合物具有约50MPa或更高的拉伸强度。在一些实施方案中，所述复合物具有约(1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％)或更高的断裂应变率。在一些实施方案中，所述复合物具有约1％或更高的断裂应变率，例如约1.5％或更高的断裂应变率。在一些实施方案中，所述复合物具有高于约：1N m g-1、2N m g-1、3N m g-1、4N m g-1、5N m g-1、6N m g-1、7N m g-1、8N m g-1、9N m g-1、10N m g-1、11N mg-1、12N m g-1、13N m g-1、14N m g-1、15N m g-1、16N m g-1、17N m g-1、18N m g-1、19N m g-1、20N m g-1、21N m g-1、22N m g-1、23N m g-1、24N m g-1、25N m g-1、26N m g-1、27N m g-1、28N m g-1、29N m g-1、30N m g-1、31N m g-1、32N m g-1、33N m g-1、34N m g-1、35N m g-1、36N m g-1、37N m g-1、38N m g-1、39N m g-1、40N m g-1、41N m g-1、42N m g-1、43N m g-1、44N m g-1、45N m g-1、46N m g-1、47N m g-1、48N m g-1、49N m g-1、50N m g-1、51N m g-1、52N m g-1、53N m g-1、54N m g-1、55N m g-1、56N m g-1、57N m g-1、58N m g-1、59N m g-1、60N m g-1、61N m g-1、62N m g-1、63N m g-1、64N m g-1、65N m g-1、66N m g-1、67N m g-1、68N m g-1、69N m g-1、70N m g-1、71N m g-1、72N m g-1、73N m g-1、74N m g-1、75N m g-1、76N m g-1、77N m g-1、78N m g-1、79N m g-1、80N m g-1、81N m g-1、82N m g-1、83N m g-1、84N m g-1、85N m g-1、86N m g-1、87N m g-1、88N m g-1、89N m g-1、90N m g-1、91N m g-1、92N m g-1、93N m g-1、94N m g-1、95N m g-1、96N m g-1、97N m g-1、98N m g-1、99N m g-1、100N m g-1、110N m g-1、120N m g-1、130N m g-1、140N m g-1、150N m g-1、160N m g-1、170Nm g-1、180N m g-1、190N m g-1、200N m g-1、210N m g-1、215N m g-1、220N m g-1、225N m g-1、230N m g-1、235N m g-1、240N m g-1、245N m g-1、250N m g-1、255N m g-1、260N m g-1、265N m g-1、270N m g-1、275N m g-1、280N m g-1、285N m g-1、290N m g-1、295N m g-1、300Nm g-1、320N m g-1、340N m g-1、360N m g-1、380N m g-1、400N m g-1、450N m g-1或500N m g-1的抗张指数。在一些实施方案中，所述复合物具有高于50N m g-1的抗张指数，例如，约88Nm g-1或更高的抗张指数。在一些实施方案中，所述复合物具有约(100、200、300、400、500、750、1000、1250、1500、2000、2500、3000、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10000、15000、20000、25000、30000、35000、40000、45000或50000)mJ m-2或更高的拉伸能量吸收。在一些实施方案中，所述复合物具有约1800mJ m-2或更高的拉伸能量吸收，例如约5000mJ m-2或更高的拉伸能量吸收。在一些实施方案中，本文公开的复合物对于气体(例如，加热的空气)和液体(例如，水、油)是半渗透的。在一些实施方案中，本文公开的复合物对于气体(例如，加热的空气)和液体(例如，水、油)是不可渗透的。
复合物是由两种或多种不同组分制备的结构产品。在一些实施方案中，虽然每种组分保持物理上不同，但复合物表现出每种组分的性质的协同组合，导致材料具有极其有利和有用的特性。在一些实施方案中，复合物由基质组分和加强组分组成。该加强物提供材料的特定的机械性质和/或物理性质，并且作为纤维或材料碎片提供。基质围绕纤维或碎片并将其结合在一起，以提供耐用的、热稳定的、对腐蚀稳定的、可延展的、强韧的、刚硬的和轻质的材料。用合成填料如玻璃纤维或碳纤维制备的复合物由于其基于不同组分之间的强相互作用的特定性质和高稳定性可以广泛用于许多应用，如运动、汽车和航空航天。在一些实施方案中，复合物的强度和刚度取决于加强组分的强度和刚度及其与基质组分的相互作用。改善加强物与基质组分的相互作用提供更强韧、更耐用并且不易受压力影响且不易磨损的复合物。在一些实施方案中，本文的复合物对于热、气体(例如，空气)和/或水是不可渗透的。
在一些实施方案中，可通过本文公开的过程获得的材料被用作制备复合物的加强物。在一些实施方案中，该材料可以与本领域技术人员已知的任何常规基质组合。在材料可生物降解的情况下，为了保持材料的可再生性和可生物降解性，来源于生物的聚合物如聚(乳酸)(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA,，细菌聚酯)、聚碳酸酯或改性纤维素聚合物(乙酸丁酸纤维素(CAB)或丁酸纤维素)或纤维素浆料，以及环氧树脂，如基于植物的树脂(例如，丙烯酸酯化环氧大豆油(AESO)或环氧亚麻籽油)可以用作基质。在一些实施方案中，本文公开的表面涂覆的支撑体材料被用作聚丙交酯例如聚-L-丙交酯(PLLA)的加强物，以创建绿色分层复合物。表面涂覆的支撑体材料的增加的表面积增加了表面涂覆的支撑体材料的表面粗糙度，并且导致纤维与基质之间的机械互锁增强。与纯PLLA相比，所得的复合物呈现出分层复合物的改善的机械性能、拉伸性能、粘弹性能和弯曲性能。
在一些实施方案中，本文公开的复合材料包含加强物和基质，其中该增强物包含可以通过本文公开的过程获得的或通过本文公开的过程获得的支撑体材料。在一些实施方案中，该复合材料是纤维素纳米复合物。在一些实施方案中，该基质包含纤维素。在一些实施方案中，纤维素分散在基质中。在一些实施方案中，本文公开的复合材料包含加强物和基质，其中该基质包含可通过本文公开的过程获得的或通过本文公开的过程获得的表面涂覆的支撑体材料。包含通过本文过程生产的材料的基质可以与本领域技术人员已知的任何常规加强物组合。在基质可生物降解的情况下，加强物也是可生物降解的。
在一些方面，本公开内容涉及从本文公开的复合材料生产的制品或通过本文公开的过程生产的复合材料。该复合材料特别提供用于包括但不限于包装工业的低负荷应用，或用于汽车、家庭、运动和/或建筑工业。本文公开的制品由完全可生物降解的复合材料生产。
制备支撑体材料的方法
在一些方面，本文提供了一种制备材料的方法，其包括从植物纤维制备原纤化纤维素。在一些实施方案中，该制备包括使植物纤维穿过匀浆器。在一些实施方案中，该匀浆器产生约1-100MPa的压力。在一些实施方案中，穿过次数是约2-100次。在一些实施方案中，该方法进一步包括将植物纤维与该原纤化纤维素混合。在一些实施方案中，该混合在水中进行。在一些实施方案中，该方法进一步包括共过滤。在一些实施方案中，该方法进一步包括使所述材料固结。在一些实施方案中，该方法进一步包括干燥所述材料。在一些实施方案中，该述干燥包括将所述材料放置在吸收性材料之间。在一些实施方案中，该方法包括在30℃-50℃的温度下干燥所述材料。在一些实施方案中，该方法包括在50℃-70℃的温度下干燥所述材料。在一些实施方案中，该方法包括在70℃-90℃的温度下干燥所述材料。
在一些实施方案中，本公开内容提供了用于生产用微米纤维素或纳米纤维素加强的材料的过程。在一些实施方案中，该材料用作支撑体或支撑体预制件以创建复合物。在一些实施方案中，该材料对热、气体(例如，空气)和/或水是半渗透的。例如，MFC和/或NFC增强的纤维预制件具有期望的机械性能、降低的透氧性、耐水性和/或耐油脂性。
在一些实施方案中，可以生产具有非常宽的纤维直径分布的MFC纤维和/或NFC纤维(例如，来自蔗渣)，以增强常规纤维预制件的阻隔性能，例如，从而产生半不可渗透的分层的纸基材料。在一些实施方案中，通过优化穿过匀浆器的次数和固体含量来确定MFC和/或NFC的直径和直径分布。在一些实施方案中，使用MFC和/或NFC。在共过滤之前，将具有宽纤维直径(例如，5-1000nm)的MFC和/或NFC分散体与纤维在水中混合，然后进行固结以产生纤维预制件。在一些实施方案中，存在于预制件中的孔被各个尺寸的MFC和/或NFC填充，进一步增强所得的MFC增强纤维预制件和/或NFC增强纤维预制件的氧气阻隔性质并且可能增强其水阻隔性质。氧气阻隔性质和水阻隔性质被作为形成围绕微米尺寸纤维的三维网络的MFC和/或NFC的直径分布的函数来研究。在一些实施方案中，改变分散介质的离子强度以首先诱导NFC的絮凝。在一些实施方案中，NFC的絮凝可以随机且非特异性地发生。在一些实施方案中，预制件是均匀的并且在较少的过滤次数下产生。在一些实施方案中，根据BS ISO1924和BS ISO 3781，将NFC增强纤维预制件的拉伸性能分别量化为NFC与基底纤维比率和相对湿度的函数，以模拟真实世界的应用。使用零跨距试验(BS ISO 15361:2000)测量纤维之间的结合强度。由于该项目的主要目的之一是生产具有降低的透氧率的复合物食品容器，因此将所生产的预制件对氧气的渗透性作为NFC与基底纤维比率的函数进行量化(ASTMD1434-82:2009年或等效标准)和优化。在一些实施方案中，使具有期望的透氧率的MFC纤维预制件和/或NFC纤维预制件经受进一步精制以生产不可渗透的纸基复合材料。
在一些实施方案中，当支撑体从天然来源获得或来源于天然来源时，该支撑体可以是可生物降解的或加强的。在支撑体浸泡后，可以将其从细菌纤维素的水性分散体中取出并干燥。在一个实施方案中，该过程进一步包括从分散体中取出经涂覆的支撑体材料；和/或任选地干燥支撑体材料的步骤。从分散体中取出经涂覆的支撑体材料的步骤可以通过支撑体的机械提取来实现，例如，通过使用镊子。可以根据本领域已知的任何方法干燥支撑体材料，例如，空气干燥、烘箱干燥、冷冻干燥、真空干燥、红外辐射等。在一些实施方案中，干燥支撑体材料的方法可影响细菌纤维素涂层在支撑体材料上的定向和排列，并且/或者可被改变以控制本文公开或通过本文的方法生产的材料的形式。在一些实施方案中，通过加热来干燥表面涂覆的支撑体材料。在一些实施方案中，将支撑体材料在室温以上干燥，例如在50℃至150℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃或140℃的温度下干燥。干燥温度可以提供为选自上述任何离散温度的温度范围，例如70℃至90℃。干燥可以在空气中或真空下进行。支撑体材料的干燥导致材料表面上的致密纳米纤维素层。
在一些方面，本公开内容提供了一种生产表面涂覆的支撑体材料的过程，其包括使支撑体材料与纳米纤维素的水性分散体接触；从分散体中取出经涂覆的支撑体材料；和/或在70℃至90℃(80℃)下干燥支撑体材料。在一些实施方案中，纳米纤维素作为支撑体材料表面上的细菌纤维素层提供。在一些实施方案中，细菌纤维素层是细菌纤维素的致密层。在致密层中，细菌纤维素可以形成基本上覆盖支撑体材料的层。在一些实施方案中，最初通过将表面涂覆的支撑体材料层叠在两片吸收性材料(如滤纸)之间来部分干燥该表面涂覆的支撑体材料。可以对上片和/或下片的吸收性材料施加压力，例如通过添加重物以增加从支撑体材料中的液体去除。随后可以在30℃至150℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃或140℃的温度下进一步干燥支撑体材料。干燥温度可以提供为选自上述任何离散温度的温度范围，例如30℃至50℃。干燥在空气烘箱中进行。该两阶段干燥的方法导致毛状“纤维”或毛状支撑体的形成，其中纳米纤维素垂直于支撑体材料的表面定向。
在一些方面，本公开内容提供了一种生产表面涂覆的支撑体材料的过程；包括使支撑体材料与纳米纤维素的水性分散体接触；从分散体中取出经涂覆的支撑体材料；和/或通过将支撑体材料层叠在两片吸收性材料之间，随后在30℃至50℃(如40℃)的空气烘箱中干燥来干燥支撑体材料。在一些实施方案中，经涂覆的纳米纤维素垂直于支撑体表面定向。在一些实施方案中，取出的方法包括从分散体中取出经涂覆的支撑体材料；和/或任选地干燥支撑体材料的步骤，该取出步骤通过分散体的过滤(例如真空过滤)或通过蒸发(例如，在减压下(例如，真空下)和/或加热下)进行。
在一些实施方案中，从分散体中取出经涂覆的支撑体材料以及干燥经涂覆的支撑体材料的步骤可以在单个步骤中进行，例如，通过蒸发(例如，通过加热和/或在减压下)。例如，可以加热包含经涂覆的支撑体材料的分散体，以通过蒸发从分散体中取出经涂覆的支撑体材料并且干燥该支撑体材料。
当通过过滤(例如，通过真空过滤)从分散体中取出经涂覆的支撑体材料时，该支撑体材料可以通过纳米纤维素结合在一起(例如，形成包含由纳米纤维素结合的经涂覆支撑体材料的主体)。在通过过滤从分散体中取出经涂覆的支撑体材料的实施方案中，可以通过将支撑体材料层叠在两片吸收性材料(如滤纸)之间来最初部分干燥该支撑体材料。可以对上片和/或下片的吸收性材料施加压力，例如通过添加重物以增加从支撑体材料中的液体去除。可以在30℃至150℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃或140℃的温度下进一步干燥支撑体材料。干燥温度可以提供为选自上述任何离散温度的温度范围，例如50℃至70℃。
在一些方面，本公开内容提供了一种生产表面涂覆的支撑体材料的过程；包括使支撑体材料与纳米纤维素的水性分散体接触；通过过滤分散体从分散体中取出经涂覆的支撑体材料；通过将支撑体材料层叠在两片吸收性材料之间来干燥支撑体材料；和/或任选地在50℃至70℃(如60℃)的空气烘箱中干燥。在一些实施方案中，经修饰的材料可以在室温和常压下储存。
制备复合物的方法
用可再生聚合物浸渍MFC/NFC增强的纤维预制件
在一些方面，本文提供了一种制备复合物的方法，其包括将本文公开的材料浸渍到液体树脂。在一些实施方案中，该液体树脂为大豆油、亚麻子油或BIOCOAT。在一些实施方案中，该方法进一步包括固化所浸渍的材料。在其他方面，本文提供了一种制备复合物的方法，其包括将植物纤维素、原纤化纤维素和其他聚合物在悬浮液中混合。在一些实施方案中，该其他聚合物为聚乳酸、热塑性淀粉、生物衍生聚乙烯或生物衍生聚丙烯。在一些实施方案中，该方法包括施加热量以使复合物固结。在一些实施方案中，该方法包括干燥复合物。在一些实施方案中，该其他聚合物呈纤维形式。在一些实施方案中，该其他聚合物呈粉末形式。
在一些实施方案中，MFC和/或NFC增强的纤维预制件(例如，蔗渣纤维预制件)用可再生来源的聚合物浸渍，从而创建复合物。在一些实施方案中，为了保持所得产品的绿色证书，使用可再生聚合物(聚乳酸、热塑性淀粉和尚待鉴定的其他聚合物)。其他替代物包括生物衍生聚乙烯(bio-PE)和生物衍生聚丙烯(bio-PP)。虽然bio-PE和bio-PP不可生物降解，但已知这些聚合物具有优异的阻隔性能，并且可用作供比较的模型系统或用作为了实现真正绿色食品储存容器的第一步。
两种可能的途径是用聚合物浸渍所生产的NFC增强纤维预制件。第一种途径，首先生产MFC和/或NFC增强的纤维预制件，然后用低粘度液体单体(如大豆油、亚麻子油或BIOCOAT)进行后浸渍，然后进行固化步骤。在第二种途径中，将聚合物(以粉末或纤维形式)与MFC/NFC纤维和天然基底纤维一起分散。然后按照本文公开的程序过滤所得悬浮液，然后固结并干燥以在单个步骤中产生复合物。然后通过在压力下升高温度以进一步使聚合物基质熔化而浸渍和固结复合物来简单地生产实际的复合食品储存容器。第一种途径具有易于预制件制备的优点。第二种途径具有在单个步骤中生产复合物的优点。尽可能高效地生产(例如，以最低的复杂性和最少的制备步骤数目)MFC/NFC增强的纤维增强复合物。所生产的复合物的水分吸收和透氧率被量化。可以优化制备步骤中聚合物/单体的量以减少所需的聚合物/单体的量，同时保持所需的机械性能、降低的水分吸收和透氧率。透氧率根据本文公开的方法或根据ASTM D1434-82：2009或等效标准测量。为了量化水分吸收，使用动态蒸汽吸附。水蒸气透过率和耐油脂性可以分别根据ASTM E96/E96M-12和TAPPI 454测量。除此之外，复合物在暴露于水分后的任何变形都是不希望的。在一些实施方案中，使用热机械分析(TMA)研究水分暴露后复合物容器的尺寸稳定性。在一些实施方案中，材料的形态与水渗透性之间存在相关性。结果可以与作为相对湿度/水分含量的函数的机械性能相关。
开发MFC/NFC增强的纤维预制件聚合物层压制品
在一些方面，本文提供了一种制备复合物的方法，其包括将前述任一权利要求所述的材料、层压物和聚合物膜层叠。在一些实施方案中，该层压物包括聚硅氧烷。在一些实施方案中，该层压物包括来源于石油的蜡。在一些实施方案中，该聚合物膜包括聚乳酸、生物衍生聚乙烯或生物衍生聚丙烯。在一些实施方案中，该聚合物膜通过配备有狭缝口模的微型混料机生产。在一些实施方案中，该层叠包括使复合物固结。在一些实施方案中，该固结在约50℃-200℃的温度下进行。在一些实施方案中，该固结在约120℃的温度下进行。在一些实施方案中，该固结在约1-5t重量的压力下进行。在一些实施方案中，该固结在约1.5t重量的压力下进行。
在一些实施方案中，可以将薄的聚合物膜层压到MFC/NFC增强的纤维预制件上，从而创建夹层结构。在一些实施方案中，可再生的热塑性塑料包括聚(乳酸)、生物基聚丙烯或聚乙烯。为了生产热塑性聚合物层压的MFC/NFC增强纤维预制件，首先制备MFC/NFC增强的纤维预制件，然后将合适的热塑性塑料膜层压到预制件上。这可以通过将热塑性塑料膜热固结到MFC/NFC增强的纤维预制件上来实现。在一些实施方案中，薄的聚合物膜可以通过膜生产线挤出方法来生产。在一些实施方案中，配备有狭缝口模的DSM微型混料机也可以用于生产这些膜。确定包括固结压力和温度在内的最佳制造参数。在一些实施方案中，进行热塑性塑料膜的等离子体处理以将(水稳定的)疏水部分引入热塑性塑料膜上。
具有表面涂覆的预制件的复合物
在一些方面，本公开内容涉及用于生产复合材料的过程，其中包含本文的表面涂覆支撑体材料的加强物与基质(如聚合物或树脂)一起浸渍、混合或挤出。在某些实施方案中，该表面涂覆支撑体材料是其中支撑体材料通过纳米纤维素结合在一起的表面涂覆支撑体材料。可以使用任何合适的工艺(如树脂传递模塑、片材模塑、树脂浸渍模塑)或通过粉末浸渍、注射模塑和压缩模塑生产该复合物。例如，表面涂覆的支撑体材料可以用树脂(如丙烯酸酯化环氧大豆油(AESO)或环氧亚麻籽油)浸渍，随后任选地在引发物质存在下例如通过加热来固化。在另一个实例中，表面涂覆的支撑体材料可以分散在聚合物(如PLA)的溶液中，之后可以除去溶剂。或者，表面涂覆的支撑体材料可以与聚合物粉末或聚合物纤维(热塑性聚合物)浸渍、混合或挤出，使复合材料热成形或固结成期望的形状。
在一些方面，本公开内容涉及用于生产包含加强物和基质的复合材料的过程，其中该加强物包括表面涂覆的支撑体材料，其中该复合材料通过以下步骤生产：使支撑体材料与纳米纤维素的水性分散体接触，其中纳米纤维素的水性分散体进一步包含基质材料；通过过滤、真空过滤从分散体中取出复合材料；和/或任选地干燥复合材料。在一些实施方案中，基质材料分散在纳米纤维素的水性分散体中。在其他实施方案中，基质材料是聚合物(热塑性聚合物)。在另一个实施方案中，基质材料是聚合物粉末或聚合物纤维。基质材料可以是如本文所述的基质。通过该方法生产的复合材料随后可以模塑成期望的形状，例如通过压缩模塑或热压。支撑体材料和干燥步骤可以是如本文所述的。
消费产品
在一些方面，本文提供了一种消费产品，例如，由本文公开的材料或复合物制备的消费产品，或一种制备消费产品的方法。在一些实施方案中，该消费产品是机动车、家庭或办公用具、电子设备、家庭或办公室家具或儿童产品。作为消费产品的“儿童产品”主要设计或旨在用于12岁或12岁以下的儿童。
在一些实施方案中，本文公开的消费产品呈固体形式。在一些实施方案中，该消费产品是小物体。在一些实施方案中，该消费产品选自垃圾袋、食品保鲜膜、牙线、揩布、电子组件、墙纸、服装、围裙、窗帘、垫布和书籍封皮。在一些实施方案中，该消费产品是片材、袋、容器、碟或盘。在一些实施方案中，该消费产品是食物服务载具或食物包装。在一些实施方案中，该消费产品是容器。在一些实施方案中，该消费产品是咖啡胶囊。在一些实施方案中，该消费产品是方便面杯。
在一些方面，本文提供了本文公开的材料或复合物用于制造消费产品的用途。在一些实施方案中，该消费产品是机动车、家庭或办公用具、电子设备、家庭或办公室家具，或婴儿产品或儿童产品。在一些实施方案中，该消费产品是小物体。在一些实施方案中，该消费产品是片材、袋、容器、碟或盘。在一些实施方案中，该消费产品是食品服务载具。在一些实施方案中，该消费产品是食品包装。在一些实施方案中，该消费产品是咖啡胶囊。在一些实施方案中，该消费产品是方便面杯。
实施例
实施例1：使用胶体磨精制蔗渣纤维以生产毛状纤维
批次1
来源于蔗渣纤维的市售溶解浆料被用作制备精制蔗渣纤维预制件的起始材料。碳水化合物分析显示，该溶解浆料由97.7重量％的纤维素和2.3重量％的半纤维素组成。使用再循环胶体磨(JM-60,Bean Product Machinery,Tiangang Machine ManufactureCo.Ltd.,WHERE,China)精制来源于蔗渣纤维的溶解浆料。胶体磨在1.5kW的最大功率下操作。在研磨之前，将来源于蔗渣纤维的溶解浆料在水中浸泡过夜，并以7g L-1的稠度混合，以产生均质的纤维悬浮液。将纤维悬浮液进料到胶体磨中以供分别精制6min、12min、18min和30min。
使用造纸工艺生产蔗渣纤维预制件，凭此将先前的(精制的)纤维悬浮液(在7g L-1的粘度下)真空过滤到滤纸(直径18cm)上以除去过量的水。随后将湿滤饼在1.5t的重量和120℃的温度下热压2小时以固结和干燥湿滤饼，从而产生刚性蔗渣纤维预制件。蔗渣纤维预制件的克重为600g m-2且厚度为约2mm。由精制0min、6min、12min、18min和30min的甘蔗渣纤维生产的预制件在本文中分别被称为P0、P6、P12、P18和P30。
表1：(精制的)浆料的纤维直径(d)和所生产的(精制的)蔗渣纤维预制件的包封密度(ρ)、孔隙率(P)、Gurley时间和透气度
Figure BDA0001840339090000391
表2：透氧率(OTR)、水蒸气透过率(WVTR)、水滴和油滴在60秒后被芯吸到(精制的)蔗渣纤维预制件中的体积百分比。
Figure BDA0001840339090000392
表3：(精制的)蔗渣纤维预制件的拉伸性能。E、σ、ε、σT和σE分别表示(精制的)蔗渣纤维预制件的拉伸模量、拉伸强度、断裂应变率、抗张指数和拉伸能量吸收。
Figure BDA0001840339090000401
图1e至图1f示出了蔗渣纤维随精制时间变化的SEM图像。分别为(1a)纯蔗渣，(1b)胶体磨，(1c)6min精制蔗渣，(1d)12min精制蔗渣，(1e)18min精制蔗渣以及(1f)30min精制蔗渣。
批次2
使用再循环胶体磨(JM-60,Tiangang Machine Manufacture Co.Ltd.)精制来源于蔗渣纤维的溶解浆料(0.7重量％)。将纤维悬浮液进料到胶体磨中，精制6min、30min和60min。蔗渣纤维预制件使用造纸工艺制造，该工艺包括水过滤步骤和在2.5t和120℃下持续15分钟的热压。通过在5kV下操作的场发射扫描电子显微镜(FESEM JSM6335)来表征形态。采用1KN负荷传感器，使用Zwick Z030测试仪以1mm/min的速度进行拉伸测试。使用Tendring Pacific透气度测试仪来表征透气度，该测试仪是基于Gurley方法设计。使用水分管理测试仪(MMT,SDLATLAS)测试水蒸气透过率(WVTR)。图2为示出了精制蔗渣纤维及其预制件的表征结果的表。
实施例2：制备MFC纤维或NFC纤维
通过微米级纤维素纤维的原纤化或通过使浆料溶液穿过高压匀浆器或研磨机来生产微米原纤化纤维素(MFC)和纳米原纤化纤维素(NFC)。
MFC
将蔗渣纸(3.5重量％)切割并在水中浸泡约1h，然后在混合器中混合约2min。在约24h浸泡和约2min混合后，随后使用超微粒粉碎机(super masscolloider，MKCA6-2,MasukoSangyo Co.Ltd.,Kawaguchi,Japan)机械研磨浆料悬浮液约1-5次。
NFC
将蔗渣纸(3.5重量％)切割并在水中浸泡1h，然后在混合器中混合2min。在24h浸泡和2min混合后，随后使用超微粒粉碎机(MKCA6-2,Masuko Sangyo Co.Ltd.,Kawaguchi,Japan)机械研磨浆料悬浮液10次。图3为示出了所得的蔗渣的NFC的一组SEM图像。左图：x10000放大倍数；右图：x 20000放大倍数。通过在5kV下操作的场发射扫描电子显微镜(FESEM JSM6335)表征形态。
实施例3：制备MFC或NFC增强的纤维预制件
3.1.共过滤
在共过滤之前，将具有宽纤维直径(例如，5-1000nm)的MFC和/或NFC分散体与蔗渣纤维在水中混合，然后进行固结以产生纤维预制件。使用布氏漏斗将MFC/NFC-蔗渣纤维分散体在真空下过滤到125mm直径的滤纸(VWR,Lutterworth,UK)上。将滤饼在1t的重量下湿压两次持续2min。然后将该湿压的滤饼在120℃的热压机中于1t重量下进一步干燥过夜。
3.2.层叠的湿纸基材料
样品包含不同层的纳米纤维素(NFC)和蔗渣浆纤维(浆料)。使用逐层过滤过程制造纸基复合物。对于浆料/NFC/浆料复合物，将一层蔗渣悬浮液(0.5重量％)过滤在一层纳米纤维素悬浮液(0.5重量％)的上方和浆料悬浮液的上方。对于NFC/浆料/NFC复合物，该顺序颠倒。所有复合物的最终克重为100gsm。
表4：纸基层叠复合物的拉伸性能。
Figure BDA0001840339090000411
Figure BDA0001840339090000421
表5：纸基层叠复合物的透水性和透氧性。WVTR是指水蒸气透过率而OTR是指透氧率。
Figure BDA0001840339090000422
(蔗渣浆纸的OTR无法测量，因为其孔隙率较高)
与纳米纤维素泡沫比较
为了加速纳米纤维素的过滤速度，在过滤步骤中创建纳米纤维素泡沫并使其塌缩。通常通过将纳米纤维素在水中混合然后在真空下用漏斗对其进行过滤来制备纳米纤维素悬浮液(0.5重量％)。然而，为了加速该过程，将0.2g肥皂添加到5重量％纳米纤维素溶液中并使用厨房手动搅拌器来产生泡沫。然后将泡沫倒入过滤漏斗中，并通过将200g乙醇喷射到泡沫中而用乙醇使其塌缩。与2小时相比，该过滤步骤仅花费10分钟。
表6：与NFC纸和浆料纸相比，泡沫NFC纸的拉伸性能。
Figure BDA0001840339090000423
表7：与NFC纸和浆料纸相比，泡沫NFC纸的透水性和透氧性。
Figure BDA0001840339090000424
3.3.具有不同结构的NFC增强纸预制件。
纸预制件的制备过程由两个步骤组成：1)纤维悬浮液(0.3重量％)的水过滤和湿纸预制件的形成；2)通过温度和压力控制而进行的湿预制件热压和干纸预制件的形成(图4a、图4b)。通过在过滤步骤中采用蔗渣纤维(BG)/NFC混合物悬浮液，制备了具有50/50BG/NFC的混合物样品(图4c)。使用两种方法制备层叠样品：1)进行NFC到湿BG预制件上的过滤以形成NFC涂层(图4d)；2)对湿BG纸预制件和NFC纸预制件进行层压并将两层热压在一起(图4e)。
通过进行接触角测量来研究纸预制件的润湿性。水滴立即被BG纸吸收，因此无法测量接触角。采用1KN负荷传感器，使用Zwick Z030测试仪以1mm/min的速度进行拉伸测试。使用透气性测试仪(VAC-VBS,Labthink Instruments)和水蒸气透过率测试仪(W3/031,Labthink Instruments)研究阻隔性能。图5示出了基线蔗渣、NFC和不同结构的NFC增强纸预制件的比较。
实施例4：制备复合物
1)后浸渍
首先生产MFC和/或NFC增强的蔗渣纤维预制件。然后用低粘度液体单体(如大豆油、亚麻子油或BIOCOAT)浸渍纤维预制件，随后进行固化步骤。
2)湿浸渍
将聚合物(以粉末或纤维形式)与MFC/NFC和蔗渣纤维一起分散。然后过滤所得悬浮液，随后进行热固结和干燥步骤以在单个步骤中产生复合物。
3)聚合物层压
通过热固结将可再生热塑性塑料(如聚乳酸、生物基聚丙烯或聚乙烯)的薄聚合物膜层压到NFC/MFC-蔗渣纤维预制件上，从而创建夹层结构。通过膜生产线挤出方法或配备有狭缝口模的DSM微型混料机生产薄聚合物膜。进行热塑性塑料膜的等离子体处理以将(水稳定的)疏水部分引入热塑性塑料膜上。
PLA复合物
将PLA(聚乳酸)用作生物基聚合物的实例。由于NFC没有附接至PLA，因此无法测试NFC/PLA复合物。为了生产复合物，使用由NFC/浆料的不同混合物制成的原纸来层压PLA复合物。将NFC和浆料的混合物(重量％)混合在一起，过滤并固结成200gsm的片材。为每种复合物制备两个片材，其中将5g PLA膜(100gsm)层压在2张原纸之间。
表8.纸基PLA复合物的拉伸性能
Figure BDA0001840339090000441
表9.纸基PLA复合物的透水性能和透氧性能。
Figure BDA0001840339090000442
实施例5：制造咖啡胶囊
通过在内部浆料模塑机上采用一套咖啡胶囊模具成功地生产了纸咖啡胶囊展示品。制造过程如图6所示。通过在市售的Nespresso咖啡胶囊机中进行测试来证明纸胶囊的功能，如图7所示的。
虽然本文已经示出和描述了一些实施方案，但这样的实施方案只是以示例的方式提供。本领域技术人员将会想到众多不偏离本发明的变化、改变和替换。应当理解，在实践本发明的过程中可以采用对本文所述发明的实施方案的各种替代方案。

Claims (22)

1.一种材料，其包括包含浆料的层和包含原纤化纤维素的层，其中所述浆料和所述原纤化纤维素独立地来源于植物纤维，且所述材料通过逐层过滤获得，其中所述包含浆料的层或所述包含原纤化纤维素的层被过滤到所述包含原纤化纤维的层或所述包含浆料的层的上方，并且使所述材料固结和干燥，以形成基本上连续的复合材料层。
2.根据权利要求1所述的材料，其中所述植物纤维包括来自蔗渣、亚麻、大麻或棕榈的一种或多种纤维。
3.根据权利要求2所述的材料，其中所述植物纤维包括来自蔗渣的纤维。
4.根据权利要求1所述的材料，其中所述原纤化纤维素包括微米原纤化纤维素(MFC)。
5.根据权利要求1所述的材料，其中所述原纤化纤维素包括纳米原纤化纤维素(NFC)。
6.根据权利要求1所述的材料，其中所述材料包括：
包含所述原纤化纤维素的第一层；
包含所述浆料的第二层；以及
包含所述原纤化纤维素的第三层，并且
其中所述第二层位于所述第一层与所述第三层之间，并且所述浆料的第二层用所述原纤化纤维素的第一层和第三层浸渍，以形成基本上连续的层。
7.根据权利要求1所述的材料，其中所述材料包括：
包含所述浆料的第一层；
包含所述原纤化纤维素的第二层，以及
包含所述浆料的第三层，并且
其中所述第二层位于所述第一层与所述第三层之间，并且所述浆料的第一层和第三层用所述原纤化纤维素的第二层浸渍，以形成基本上连续的层。
8.根据权利要求1所述的材料，其中所述原纤化纤维素和所述浆料以在1:1至1:100范围内的重量比存在。
9.根据权利要求8所述的材料，其中所述原纤化纤维素和所述浆料以在1:1至1:10范围内的重量比存在。
10.根据权利要求1所述的材料，其中所述原纤化纤维素具有小于100nm的平均直径。
11.由权利要求1-10中任一项所述的材料制备的消费产品。
12.根据权利要求11所述的消费产品，其中所述消费产品是食品包装、机动车、家庭用具、办公用具、电子设备或儿童产品。
13.根据权利要求11所述的消费产品，其中所述消费产品是食品服务容器、家庭家具或办公室家具。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的消费产品，其中所述消费产品是片材或容器。
15.根据权利要求11-13中任一项所述的消费产品，其中所述消费产品是袋或盘。
16.根据权利要求11所述的消费产品，其中所述消费产品是食品容器。
17.根据权利要求16所述的消费产品，其中所述消费产品是方便面杯。
18.根据权利要求11所述的消费产品，其中所述消费产品是胶囊。
19.根据权利要求18所述的消费产品，其中所述消费产品是咖啡胶囊。
20.根据权利要求18所述的消费产品，其中所述胶囊包括胶囊主体(CMB)；以及胶囊盖(CL)。
21.根据权利要求18-20任一项所述的消费产品，其中所述胶囊具有0.5mm至6mm的厚度。
22.根据权利要求21所述的消费产品，其中所述胶囊具有1mm至3mm的厚度。
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Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3035611B1 (fr) * 2015-04-28 2019-08-09 Centre Technique Du Papier Procede et dispositif de fabrication d'un materiau stratifie comprenant une couche de cellulose fibrillee
US10988897B2 (en) * 2016-02-24 2021-04-27 Ecoinno (H.K.) Limited Cellulose materials and methods of making and using same
KR101888624B1 (ko) * 2016-03-29 2018-08-14 한국화학연구원 비(非) 산 처리 친환경 셀룰로오스 나노결정체의 제조방법 및 이로 제조된 셀룰로오스 나노결정체
JP6313513B1 (ja) * 2016-10-14 2018-04-18 大王製紙株式会社 セルロースナノファイバー成形体
JP6313512B1 (ja) * 2016-10-14 2018-04-18 大王製紙株式会社 セルロースナノファイバー成形体
WO2019069325A1 (en) * 2017-10-06 2019-04-11 Council Of Scientific And Industrial Research CELLULOSIC PAPER COMPOSITE AND CORRESPONDING PREPARATION METHOD
SE541932C2 (en) * 2017-12-21 2020-01-07 Stora Enso Oyj Laminate having oxygen barrier properties and a method for producing the same
DE102018201187B3 (de) 2018-01-25 2019-04-04 rezemo GmbH Portionsbehälter aus mit Biokunststoff compoundiertem Holzmaterial
IT201800002976A1 (it) 2018-02-23 2019-08-23 Bruno Bardazzi Sistema per la preparazione di bevande
NL2021326B1 (en) * 2018-03-29 2019-10-07 Huhtamaki Molded Fiber Tech Bv Biodegradable and compostable food packaging unit from a moulded pulp material with a cellulose-base laminate layer, and method for manufacturing such food packaging unit
JP7346018B2 (ja) * 2018-10-05 2023-09-19 大王製紙株式会社 セルロース繊維スラリーの製造方法
JP7187243B2 (ja) * 2018-10-05 2022-12-12 大王製紙株式会社 セルロース繊維の成形体及びその製造方法
AT521900B1 (de) * 2018-12-14 2023-01-15 Mondi Ag Heißextraktionspapier
CA3124285A1 (en) 2018-12-19 2020-06-25 Societe Des Produits Nestle S.A. Manufacturing process for producing hermetic single-use food containers using a sealing head having a specific profile with a rib
KR102206030B1 (ko) * 2018-12-21 2021-01-21 한솔제지 주식회사 셀룰로오스 나노섬유 및 고분자의 복합입자 및 그 제조 방법
EA202192502A1 (ru) * 2019-03-20 2021-12-28 Роберто НУСКА Способ и устройство для обработки растительных материалов для использования в качестве заполняющего материала для синтетических и/или натуральных газонов
US11390970B2 (en) * 2019-04-10 2022-07-19 Rinnovation Co., Ltd. Paper yarn, paper cloth and fabric products
CN109864983B (zh) * 2019-04-16 2021-04-23 广西大学 一种以蔗渣为壁材的精油缓释抗菌胶囊及其制备方法
DE102019110593A1 (de) * 2019-04-24 2020-10-29 PAPACKS SALES GmbH Barriereschicht für Cellulosesubstrat
JP7449045B2 (ja) * 2019-04-25 2024-03-13 大王製紙株式会社 セルロース繊維の成形体及びその製造方法
JP2020200542A (ja) * 2019-06-07 2020-12-17 セイコーエプソン株式会社 繊維体成形方法およびシート
CN110229613B (zh) * 2019-06-19 2021-04-16 李美玲 一种实木家具保护蜡及其制备方法
CN110373926B (zh) * 2019-06-25 2021-05-28 太湖县嘉鹰特种纸有限公司 一种高强度特种纸加工工艺
EP3788884A1 (de) * 2019-09-05 2021-03-10 Delica AG Kompostierbare kapsel sowie deren herstellung und verwendung
CN110507844A (zh) * 2019-09-06 2019-11-29 东华大学 一种基于氧化细菌纤维素的用于局部急性止血的可吸收复合材料及其制备方法
GB2588097A (en) * 2019-10-04 2021-04-21 Moving Beans Ltd Packaging item
SE544299C2 (en) * 2019-12-23 2022-03-29 Stora Enso Oyj A method of making a cellulose film comprising microfibrillated cellulose
US20230145256A1 (en) * 2020-04-01 2023-05-11 Novadelta - Comércio E Indústria De Cafés, Lda Confinements of composite materials including affinity of substances
IT202000007519A1 (it) * 2020-04-08 2021-10-08 Lavazza Luigi Spa Materiale compostabile per il confezionamento di prodotti alimentari
KR20230048247A (ko) * 2020-05-04 2023-04-11 조지 다런 천 피브릴화 셀룰로스 재료의 방법 및 시스템
CA3182366A1 (en) * 2020-05-04 2021-11-11 Yiu Wen CHANG Method, apparatus, and system of a fibrillated nanocellulose material
JP2023537381A (ja) * 2020-08-07 2023-08-31 チャン， イウ ウェン ２つの繊維状材料間の強化された接合及び封止
JP7155215B2 (ja) * 2020-09-30 2022-10-18 利昌工業株式会社 成形体の製造方法、成形体およびミクロフィブリル化セルロース含有組成物の製造方法
EP4284220A4 (en) * 2021-02-01 2025-01-22 George Dah Ren Chen COFFEE MACHINE AND/OR VENDING MACHINE WITH FOOD WASTE MANAGEMENT
JP7480744B2 (ja) 2021-04-30 2024-05-10 王子ホールディングス株式会社 パルプ繊維含有プレシート
DE102021114743A1 (de) * 2021-06-08 2022-12-08 PAPACKS SALES GmbH Stabiles biologisch abbaubares Behältnis
CH718778A1 (de) * 2021-06-29 2022-12-30 FluidSolids AG Behälter für die Zubereitung eines flüssigen Nahrungsmittels.
CA3225753A1 (en) 2021-07-16 2023-01-19 Jorg Kuhn Capsule for preparing a beverage
TW202327955A (zh) * 2021-10-15 2023-07-16 瑞士商雀巢製品股份有限公司 包含附接至紙漿主體之障壁襯墊之飲料膠囊
IT202200004358A1 (it) * 2022-03-08 2023-09-08 Caffe Pascucci Torrefazione S P A Carica preconfezionata di materiale edibile in polvere, e sistema per la preparazione di bevande che utilizza detta carica
CN114808543B (zh) * 2022-03-31 2022-12-09 浙江工业大学 一种含纳米纤丝纤维素复合涂层的高性能食品防油纸基材料的制备方法
LU502616B1 (fr) * 2022-08-01 2024-02-01 Brain Corp Sa Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson
LU502617B1 (fr) * 2022-08-01 2024-02-01 Brain Corp Sa Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson
LU502614B1 (fr) * 2022-08-01 2024-02-01 Brain Corp Sa Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson
LU502615B1 (fr) * 2022-08-01 2024-02-01 Brain Corp Sa Capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson
CN117999233A (zh) * 2022-09-06 2024-05-07 比格比盒有限责任公司 蜂蜡基容器和包装产品
WO2024084378A1 (en) * 2022-10-16 2024-04-25 Chang Yiu Wen Advanced method, apparatus, and system of a fibrillated nanocellulose material
SE2230362A1 (en) * 2022-11-11 2024-05-12 Stora Enso Oyj Multilayer barrier film
WO2024128218A1 (ja) * 2022-12-13 2024-06-20 旭化成株式会社 不織布
CN116084209B (zh) * 2023-02-07 2024-02-27 江南大学 一种无氟可降解防水防油包装纸的制备方法
WO2024251766A1 (en) * 2023-06-07 2024-12-12 Treeless Pack Gmbh Microbial cellulose-based paper
WO2024252328A1 (en) * 2023-06-08 2024-12-12 Treelium Sa Process for the production of coffee capsules

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1147978A (zh) * 1995-10-18 1997-04-23 吉步华 一种用植物制造的发泡材料
CN1199593A (zh) * 1998-05-06 1998-11-25 中国科学院广州化学研究所 一种纤维复合模压快餐盒
CN2328689Y (zh) * 1998-03-27 1999-07-14 张国兴 纸浆成型机
CN1278209A (zh) * 1997-09-02 2000-12-27 艾克西莱科公司 聚合物涂覆纸复合材料
WO2011119977A2 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Dow Corning Corporation Preparation of lignocellulosic products
CA2810424A1 (en) * 2010-10-01 2012-04-05 Fpinnovations Cellulose-reinforced high mineral content products and methods of making the same
WO2013132017A1 (en) * 2012-03-09 2013-09-12 Philip Morris Products S.A. Layered sheetlike material comprising cellulose fibres

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE510407C2 (sv) * 1997-07-07 1999-05-17 Stora Kopparbergs Bergslags Ab Kartong med hög styvhet samt förpackning därav
JP2000303386A (ja) 1999-04-19 2000-10-31 Oji Paper Co Ltd バリア性防湿積層体
KR20080096747A (ko) 2006-09-12 2008-11-03 미드웨스트바코 코포레이션 미세소판 셀룰로스 입자를 포함하는 페이퍼보드
JP2008088589A (ja) 2006-09-29 2008-04-17 Mitsubishi Paper Mills Ltd 剥離用工程紙基材
EP1936032A1 (en) 2006-12-18 2008-06-25 Akzo Nobel N.V. Method of producing a paper product
US8377563B2 (en) 2008-03-31 2013-02-19 Nippon Paper Industruies Co., Ltd. Papermaking additive and paper containing the same
US8388808B2 (en) 2008-06-17 2013-03-05 Akzo Nobel N.V. Cellulosic product
SE0950819A1 (sv) 2009-11-03 2011-05-04 Stora Enso Oyj Ett bestruket substrat, en process för tillverkning av ett bestruket substrat, en förpackning och en dispersionsbestrykning
SE534932C2 (sv) * 2009-12-21 2012-02-21 Stora Enso Oyj Ett pappers eller kartongsubstrat, en process för tillverkning av substratet och en förpackning bildad av substratet
WO2011116363A1 (en) * 2010-03-19 2011-09-22 E2E Materials, Inc. Biodegradable resin composites
JP2012057285A (ja) 2010-09-13 2012-03-22 Oji Paper Co Ltd 微細植物繊維含有紙シート
US9193130B2 (en) 2010-10-12 2015-11-24 Koon Yang Lee Nanocellulose surface coated support material
KR101229710B1 (ko) 2011-09-30 2013-02-05 한솔제지주식회사 지력증강제용 ｎｆｃ를 이용한 종이 제조 방법
FI123630B (fi) 2011-10-24 2013-08-30 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Menetelmä NFC-kalvojen valmistamiseksi alustoille
FI124556B (en) * 2012-04-26 2014-10-15 Stora Enso Oyj A hydrophobic bonded fibrous web and a method of making a bonded web
FI126055B (en) 2012-05-14 2016-06-15 Upm Kymmene Corp A method of making a film from fibril pulp and a fibril pulp film
US9580873B2 (en) * 2012-07-19 2017-02-28 Asahi Kasei Fibers Corporation Multilayered structure comprising fine fiber cellulose layer
FR3003581B1 (fr) * 2013-03-20 2015-03-20 Ahlstroem Oy Support fibreux a base de fibres et de nanofibrilles de polysaccharide
FR3035611B1 (fr) 2015-04-28 2019-08-09 Centre Technique Du Papier Procede et dispositif de fabrication d'un materiau stratifie comprenant une couche de cellulose fibrillee
US10988897B2 (en) * 2016-02-24 2021-04-27 Ecoinno (H.K.) Limited Cellulose materials and methods of making and using same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1147978A (zh) * 1995-10-18 1997-04-23 吉步华 一种用植物制造的发泡材料
CN1278209A (zh) * 1997-09-02 2000-12-27 艾克西莱科公司 聚合物涂覆纸复合材料
CN2328689Y (zh) * 1998-03-27 1999-07-14 张国兴 纸浆成型机
CN1199593A (zh) * 1998-05-06 1998-11-25 中国科学院广州化学研究所 一种纤维复合模压快餐盒
WO2011119977A2 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Dow Corning Corporation Preparation of lignocellulosic products
CA2810424A1 (en) * 2010-10-01 2012-04-05 Fpinnovations Cellulose-reinforced high mineral content products and methods of making the same
WO2013132017A1 (en) * 2012-03-09 2013-09-12 Philip Morris Products S.A. Layered sheetlike material comprising cellulose fibres

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Comparative effect of mechanical beating and nanofibrillation of cellulose on paper properties made from bagasse and softwood pulps;Elyas Afra, et al.;《Carbohydrate Polymers》;20131231;第725-730页 *
Improving bagasse pulp paper sheet properties with microfibrillated cellulose isolated from xylanase-treated bagasse;Enas A Hassan,et al.;《Wood and Fiber Science》;20111231;第76-82页 *
Novel coating of bagasse paper sheets by gelatin and chitosan;Mona Abdelkader Nassar, et al.;《Nordic Pulp ＆ Paper Research Journal》;20141231;第29卷(第04期);第741-746页 *

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Publication number Publication date
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JP2019509403A (ja) 2019-04-04
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AU2017222026C1 (en) 2023-12-14

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