纳米纤维素晶体增强补强聚乙烯醇薄膜性能研究现状

李慧，田家瑶，庞姗姗，龚国利

纳米纤维素晶体增强补强聚乙烯醇薄膜性能研究现状

李慧a，田家瑶a，庞姗姗a，龚国利b

（陕西科技大学 a.设计与艺术学院 b.食品与生物工程学院，西安 710021）

综述近几年有关将纳米填料纳米纤维素晶体（CNC）作为增强补强剂，提高聚乙烯醇（PVA）薄膜的物理性能方面的研究，以期为PVA薄膜材料的进一步开发和应用提供参考。通过对相关文献进行收集与整理，阐述PVA/CNC复合薄膜的应用现状，介绍CNC的形貌特性、化学改性及成膜方式对改善PVA/CNC薄膜物理性能的研究现状，综述CNC分散性、交联剂和成膜条件对提高PVA/CNC复合薄膜物理性能的影响。通过增加CNC在PVA基体中的分散性，针对不同用途选择对应的成膜方式，这样可有效改善PVA薄膜的力学性能、阻隔性能和耐水性等，提高PVA薄膜的使用价值。

聚乙烯醇；纳米纤维素晶体；复合薄膜；物理性能

2021年7月，国家发展和改革委员会等多部门印发了《“十四五”循环经济发展规划》的通知，其中提到了塑料污染全链条治理专项行动，在“禁塑”的同时，积极稳妥地推广可降解塑料[1]。相对于普通的塑料聚合物，可生物降解塑料最终分解成水和二氧化碳，这减小了对环境的污染，对保护生态平衡有着重要的意义。目前，可生物降解塑料包括聚己内酯、聚乙烯醇、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸等。其中，聚乙烯醇（PVA）是一种可生物降解的水溶性高分子聚合物，具有成膜性能优良、热稳定性良好、结晶度较高等特点[2-3]，常被用来制备可降解薄膜和水凝胶。PVA分子链上存在大量裸露的羟基，易与环境中的水分子产生氢键作用，经吸水塑化后，其薄膜的拉伸强度下降，导致PVA薄膜的耐水性较差。尤其是在高湿度环境中，PVA的力学性能和气体阻隔性能明显下降。实验表明，可通过纳米补强、复配增塑、酯化交联和共混杂化等方法对PVA进行改性处理，以改进PVA耐水性差的缺点[4-7]。其中，纳米补强不仅可提高PVA的耐水性和机械强度，还可拓展PVA薄膜的功能性，比如导电性、导热性、阻燃性等。纳米纤维素晶体（CNC）是一种纤维素衍生物，具有比表面积大、结晶度高、亲水性强、强度大、弹性模量大、官能团丰富等优异性能，常被用作聚合物纳米复合材料的增强、补强填料[8-11]。CNC表面的大量羟基与PVA分子链上的羟基之间可形成分子间氢键作用，促进结晶，限制PVA分子链的运动，进而提高PVA/CNC复合薄膜的力学性能、热稳定性和耐水性等[12]。

我国是全球最大的PVA生产国。据报道，2021年我国的PVA年产量为99.6万t，占全球产能的50%以上，产能利用率呈上升态势。近几年来，CNC增强PVA薄膜及其在食品包装、农业生产、医药材料、电气设备等领域的相关研究逐渐成为热点[13-16]。CNC作为纳米增强、补强填料，可与PVA共混制备PVA/CNC复合薄膜。由于纳米粒子的尺寸效应、形态、CNC在基体中的团聚现象会影响与PVA的混合均匀性，因此导致复合膜的综合性能下降[17-18]。

文中就CNC在增强、补强PVA/CNC复合薄膜物理、力学性能领域的研究进展进行综述，提出改善薄膜物理、力学性能的建议，为PVA/CNC复合薄膜的研究提供参考。

1 PVA/CNC复合材料的应用现状

PVA/CNC复合材料具有良好的阻隔性、耐水性、稳定性和力学性能，在食品包装、医疗材料、传感器等应用领域表现出显著的优势。文中对PVA/CNC复合薄膜的应用领域进行了总结，见表1。Nuruddin等[19]探讨了PVA/CNC薄膜在高阻隔包装的适用性，与传统的工程化聚合物相比，PVA/CNC薄膜表现出优异的阻隔性能，甚至优于高屏蔽的乙烯−乙烯醇共聚物薄膜。Jahan等[20]利用PVA/CNC开发出通过捕获二氧化碳提高沼气质量的纳米复合膜，研究发现，膜对二氧化碳的渗透性和选择性会随着CNC含量的增加而增加。Han等[21]基于纤维素纳米晶−聚苯胺（CNC−PANI）复合材料，利用其在聚乙烯醇（PVA）基质中的渗透导电网络，开发了一款多功能天然皮肤型复合薄膜，将其作为柔性应变生物传感器。该复合薄膜显示出较强的机械强度（50.62 MPa）和高灵敏度（测量系数为11.467），利用干铸和浸涂技术控制CNC−PANI填充物的排列，可调整其传感能力。该方法在可穿戴电子学、人造皮肤电子学和机器人制造领域有着潜在的应用价值。Chowdhury等[22]研究了PVA/CNC复合膜的热导率，与常用于柔性电子器件的塑料薄膜相比，CNC/PVA复合薄膜的导热系数提高了4～14倍，同时表现出优越的局部热点散热能力，为CNC/PVA复合膜在柔性电子器热管理中的潜在应用提供了基础。Lam等[23]将甘蔗渣中提取的CNC与PVA合成组织支架，利用CNC固有的刚性和优异的生物兼容性增强了PVA材料的强度、弹性和保水性。该支架无细胞毒性，与人体皮肤细胞有良好的黏附性，表明PVA/CNC支架在生物医学领域具有研究价值。

研究CNC的尺寸和形态，以及交联剂和成膜工艺，对提高PVA/CNC复合薄膜的力学性能、耐水性、热稳定性、阻隔性等具有理论参考价值，对拓宽PVA/CNC复合薄膜应用领域具有重要意义。

表1 PVA/CNC材料应用领域

Tab.1 Application fields of PVA/CNC materials

2 CNC形貌对PVA/CNC复合薄膜性能的影响

通过分离植物、藻类、海洋动物及细菌等，即可得到CNC。通常，CNC的长度为100～750 nm，直径为2～25 nm，呈棒状或针状结构。根据来源和制备方法的不同，CNC的尺寸、形态和结晶度有着显著差异，进而会影响其增强、补强效果[24-25]。

酸水解天然纤维素通过断裂纤维素分子链中无定型区的葡萄糖单元间β−1,4糖苷键制备CNC，结晶区排列紧密有序，不易被酸催化降解，进而制得结晶度较高的CNC。酸解时间越长，则CNC的尺寸越小，形态可由棒状结构转变为球状结构。当无定形区被降解时，CNC的结晶度得到提高[26]。经硫酸水解后，CNC具有大量羟基和磺酸基的功能化表面，可与PVA分子链上的羟基形成强烈的分子间氢键作用，这会提高CNC在PVA基体中的分散性，进而改善PVA/CNC复合薄膜的力学性能。Kassab等[27]通过硫酸水解得到了CNC、纤维素纳米纤维CNF和纤维素微纤维CMF。CNC和CNF相较于CMF，对PVA薄膜的增强效果更好，PVA/CNC15（酸解15 min）复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率相较于PVA薄膜，分别提高了约26.3%和12.7%，PVA/CNF复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了约48.6%和33.8%，PVA/CMF的拉伸强度和断裂伸长率分别降低了约20.8%和67.0%。这是由于CNC和CNF的尺寸更小、长径比更高，导致PVA大分子链与纳米级纤维之间的分散性良好，且产生了较强的界面相互作用，进而使PVA/CNC、PVA/CNF复合薄膜的力学性能得到显著改善。微米级尺寸的CMF在PVA基体中发生了团聚现象，导致PVA/CMF复合薄膜的力学性能下降。Kassab等[28]对比研究了不同水解时间的CNC对PVA的增强效果，水解15 min和30 min后的CNC均呈针状结构，CNC15的平均直径和长度分别为（9±3）nm和（354±101）nm，CNC30的平均直径和长度分别为（5±2）nm和（329±98）nm。尺寸较小的CNC30在PVA基体中分散得更均匀，且其结晶度比CNC15的结晶度约高12%，对PVA薄膜力学性能的影响较大。当CNC15的质量分数为8%时，其弹性模量和拉伸强度分别增加了约107%和78%。当CNC30的质量分数为5%和8%时，PVA/CNC30复合薄膜较PVA薄膜的最大应变分别降低了约29%和34%。这是由于刚性纳米颗粒CNC的硬化效应，导致局部应力集中，随着CNC含量的增加，最大应变逐渐降低。在类似研究中，酸解45 min后的CNC45呈棒状结构，直径和长度分别为（20±5）nm和（290±20）nm，相较于水解300 min后呈球状的CNC300，CNC45对PVA/CNC复合薄膜的综合性能的改善效果较好。当CNC45的质量分数为5%时，复合薄膜的吸水率相较于PVA薄膜的下降了约25.32%，拉伸强度提高了约168%。一方面，CNC45与PVA形成的分子间氢键作用，减少了PVA链上游离羟基与水分子的结合，降低了复合薄膜的吸水性，促进了复合薄膜的结晶，提高了复合薄膜的力学性能。另一方面，CNC45的刚性特性也使其在PVA基体中有着显著的增强、补强效果，显著提高了PVA/CNC复合薄膜的拉伸强度[29]。Xu等[30]采用酶解法分离出平均直径为30 nm的球状结构SCNC，以及长度为400～500 nm、宽度为20 nm的棒状结构RCNC。长径比较大的RCNC在PVA基体内部形成了大量的桥键网络结构，对PVA薄膜力学性能的改善效果更加突出。当RCNC的质量分数为1.0%时，PVA/RCNC复合薄膜的拉伸强度和弹性模量分别比PVA薄膜的约高100.62%和120.97%。当RCNC的质量分数达到2%时，由于棒状结构RCNC发生了团聚现象，PVA/RCNC复合薄膜的力学性能反而下降。与RCNC相比，尺寸较小的SCNC在PVA基体中的分散性能更好。当SCNC的质量分数为2%时，PVA/SCNC复合薄膜的拉伸强度和弹性模量达到最大值，分别比PVA薄膜的提高了约69.88%和38.92%。总结了不同形貌CNC对复合薄膜性能的影响，见表2。

3 CNC的分散性对PVA/CNC复合薄膜性能的影响

CNC在PVA基体中的不均匀分散导致CNC发生了聚集，使得复合薄膜表面发生了应力集中现象，严重影响了CNC对PVA薄膜物的增强、补强效果。为了改善CNC在PVA基体中的分散性，可采用物理、化学及生物法对其进行改性，通过引入稳定电荷，或对CNC表面分子进行修饰，生成新的基团，以改善CNC的表面极性，提高CNC与PVA间产生氢键的能力，从而改善CNC的分散性。其中，化学改性方法具有反应快、取代度高等优点，改性后CNC的稳定性、分散性好，可见化学改性方法是一种优异的CNC改性方法，常见的方法有酯化改性、接枝共聚改性等[31-32]。

酯化改性利用有机酸或无机含氧酸与CNC表面游离羟基发生脱水生成酯的化学反应，经酯化改性后CNC的羟基数量减少、结晶度增加，其表面呈现疏水性，在溶液中的分散性得到提高。Yang等[33]研究了CNC与通过柠檬酸改性后的纤维素纳米晶体mCNC对PVA薄膜的增强效果，与CNC相比，mCNC的比表面积较大，能够与PVA产生较强的氢键作用，从而增加复合薄膜的力学性能。通过扫描电镜未观察到复合薄膜表面出现团聚及分离相，因此表明mCNC的分散性良好。未经改性CNC的含量较高时，易发生团聚，分散性较差，这严重影响了PVA/CNC复合薄膜的柔韧性，而mCNC对复合薄膜柔韧性的影响较小。当CNC和mCNC的质量分数为10%时，PVA/mCNC复合薄膜的断裂伸长率较PVA/CNC复合薄膜的提高了约67%，表明分散性能良好的mCNC在改善PVA/CNC复合薄膜柔韧性方面具有良好效果。与PVA薄膜相比，PVA/mCNC复合薄膜的拉伸强度和弹性模量分别提高了约48.6%和115.8%，这也表明mCNC在增强、补强PVA/CNC复合薄膜的力学性能方面具有积极的作用。此外，mCNC的结晶度较高，水分子难以进入结晶区，导致mCNC增强、补强PVA薄膜的耐水性能得到显著提高，相较于PVA/CNC复合薄膜，PVA/mCNC复合薄膜的水接触角提高了约19%。

表2 不同形貌CNC对复合薄膜性能的影响

Tab.2 Effect of CNC with different morphologies on properties of composite films

接枝共聚改性通过引入其他聚合物的方法，改善CNC与PVA的互溶性，从而提高CNC在PVA基体中的分散性。Li等[34]利用聚丙烯酰胺接枝纤维素纳米晶（CNC−g−PAM）改性PVA，通过扫描电镜与透射电镜观察到CNC在PVA基体中的分散性良好，无团聚现象发生。这是因为PAM与PVA之间形成的分子间氢键作用有助于提高CNC在PVA基体中的分散性，随着CNC−g−PAM含量的增加，复合薄膜的弹性模量得到显著提高。Wang等[35]以乳酸（LA）为连接分子，将离子液体（IL）[VBIm][BF4]接枝到硫酸水解的CNC表面，在水相介质中成功制备了阳离子化的CNC（CNC−LA−IL），与PVA共混制备得到了PVA/CNC−LA−IL纳米复合膜。研究表明，离子液体的阻塞效应有效减少了CNC分子间氢键的数量，提高了CNC在PVA基体中的分散性能。接枝在CNC表面的[VBIm]+与游离的[BF4]−分别与PVA的羟基氧和质子形成了离子相互作用，LA的羰基与PVA的羟基形成了分子间氢键作用，增强了CNC−LA−IL与PVA之间的界面相互作用力，提高了PVA/CNC− LA−IL纳米复合薄膜的力学性能。与纯PVA薄膜相比，PVA/CNC−LA−IL纳米复合膜的拉伸强度和韧性分别提高了约92%和166%。

4 化学交联对PVA/CNC复合薄膜性能的影响

化学交联通过交联剂与PVA和CNC之间形成化学键的方式，得到了致密稳定的三维交联网络结构，减小了PVA/CNC复合薄膜在水中的溶解度，有效提高了其热稳定性、力学性能和耐水性[36]。常用的化学交联剂有醛、酸酐、羧酸等，其中醛类交联剂因交联度高而被广泛应用。戊二醛（GD）是常见的醛类交联剂，在PVA/CNC共混体系中，戊二醛与PVA/CNC的羟基发生缩醛反应，形成了致密的交联网络结构，达到了增强复合薄膜力学性能和耐水性的目的[37]。Yang等[38]利用GD交联PVA/CNC/木质素纳米颗粒（LNP）制备了纳米复合薄膜，CNC−LNP与PVA之间的氢键作用和GD的交联作用共同抑制了PVA分子链的运动，形成了稳定的交联网络结构，PVA/CNC/LNP复合薄膜的热稳定性、耐水性和拉伸强度得到显著提高。

虽然醛类交联剂能增强薄膜的力学性能、耐水性和热稳定性，但此类交联剂具有一定的潜在毒性。无毒且安全性良好的酸或酸酐可与PVA形成酯键，减少PVA分子链上羟基的数量，并形成稳定的交联网络结构，减小PVA薄膜在水中的溶解度，增强复合薄膜的耐水性和力学性能[39]。Song等[40]以马来酸酐（MAH）为交联剂，制备了结构稳定的MAH交联PVA/CNC复合薄膜，与PVA薄膜相比，交联PVA/CNC复合薄膜的热稳定性和拉伸强度分别提高了约30.4%和30.36%，吸水率降低了约44.9%。这表明交联对提高PVA/CNC复合薄膜在高湿度环境下的应用有着积极的影响。Shalom等[41]研究了多元羧酸1,2,3,4−丁烷四羧酸（BTCA）作为交联剂对PVA/CNC复合薄膜物理、力学性能的改善效果，交联极大地增加了PVA/CNC复合薄膜的耐水性和力学性能。当相对湿度为50%时，与未交联的PVA薄膜相比，交联PVA/CNC复合薄膜的拉伸强度和韧性分别提高了约29.3%和262%，这表明交联可有效增强PVA/CNC复合薄膜的力学强度和韧性。在水中浸泡12 h后，与PVA薄膜相比，交联PVA/CNC复合薄膜的吸水率降低了约370%，表现出优异的耐水性能。洪铮铮等[42]研究了聚丙烯酸（PAA）对PVA/CNC复合薄膜物理、力学性能的影响。基于酯化交联和CNC的高比表面积，增大了PVA/CNC/PAA复合薄膜的氢键和范德华力作用，在相对湿度为0%时，与PVA薄膜相比，交联PVA/CNC/PAA复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了约11.6%和42.4%。在相对湿度为100%时，PVA/CNC/PAA复合薄膜的断裂伸长率相较于 PVA薄膜，提高了约184.2%，这证明PAA能够显著改善PVA/CNC复合薄膜在高湿环境下的机械强度和韧性。

5 成膜方法对PVA/CNC复合薄膜性能的影响

5.1 流延成膜

流延成膜法是一种广泛应用于制备均一高分子共混体系复合薄膜的方法，可通过将CNC悬浮液与PVA溶液在一定条件下充分搅拌混合，在模具上浇铸、干燥制备CNC/PVA复合薄膜[43]。Dey等[44]采用流延成膜法制备了厚度为0.1 mm的PVA/CNC复合薄膜，当CNC与PVA的质量比为1∶4时，制备的复合薄膜结构均匀、致密，物理性能最佳，拉伸强度和断裂伸长率较PVA薄膜分别增加了约50%和62.9%。Li等[45]在PVA−co−PE纳米纤维悬浮液中加入CNC，在环氧树脂基体上流延成膜，得到厚度约为90 μm的CNC/PVA−co−PE复合薄膜，该薄膜表面平整光滑，其最高透光率达到91.2%，表现出良好的透明性。当CNC的质量分数为2%时，CNC/PVA− co−PE复合薄膜的拉伸强度提高到PVA−co−PE复合薄膜的近1.7倍，说明CNC对复合薄膜的机械强度具有明显的改善作用。Nassima等[46]将CNC、氧化石墨烯纳米片（GON）与PVA共混，采用流延成膜法制备了PVA/CNC/GON复合薄膜，成膜表面均匀平整，结构致密稳定，与PVA薄膜相比，PVA/CNC/GON复合薄膜的拉伸强度、韧性和弹性模量分别提高了约124%、159%、320%。

采用流延成膜法制备PVA/CNC复合薄膜，操作相对简单，该膜可用做包装膜、保护膜和防护膜等。虽然流延成膜法有利于PVA与CNC的均匀混合，能有效提高PVA/CNC复合薄膜的力学性能，但该法对溶液的流动性要求较高，且需注意控制材料的厚度和干燥过程，在操作时需要注意杂质污染和成膜不均匀等情况[47]。

5.2 静电纺丝

静电纺丝法通过喷涂技术制备厚度均匀的PVA/CNC复合薄膜，具有流延成膜法无法比拟的优点，如成膜快、工艺可控等，且能改变复合薄膜的渗透性和导热性等，是一种通过纺丝纤维均匀紧密堆积的成膜方法。静电纺丝法能够直接、连续地制备PVA纤维，得到具有高长径比、高比表面积和多孔结构等特点的纤维[48]。CNC的添加有利于提高PVA静电纺丝纤维材料的力学性能，尤其是硫酸水解后的CNC表面带有负电荷，在纺丝中高电荷密度可增加喷射流上的静电压，克服聚合物溶液的表面张力，形成喷射细流，固化后得到均匀纤细且力学性能良好的PVA/CNC纳米复合纤维[49-51]。此外，在电场力的作用下，CNC在PVA基体中可有序整齐地排列，由静电纺丝法制备的PVA/CNC复合薄膜的结构更加致密稳定，可有效提高PVA/CNC复合薄膜的物理、力学性能[52]。Park等[53]通过静电纺丝法制备了厚度约为50 μm的PVA/CNC复合薄膜，纳米纺丝纤维的直径为120～411 nm，通过TEM观察到宽度为（7±2）nm，长度为（300±10）nm的CNC纳米粒子在纤维中均匀分散，PVA/CNC纳米纺丝纤维排列整齐，PVA/CNC复合薄膜的弹性模量和拉伸强度较PVA薄膜最大提高了约83%和52.3%。基于CNC与PVA之间的氢键作用，PVA/CNC复合薄膜的骨架刚度增加，导热率提高到PVA静电纺丝薄膜的近3.5倍。Huan等[54]采用静电纺丝法制备了直径约为200 nm的PVA/CNC纳米纺丝纤维堆积成膜，对比了PVA薄膜和PVA/CNC静电纺丝复合薄膜的力学性能，研究结果表明，随着CNC浓度的增加，成膜纤维的排列由松散堆积逐渐转变为紧密排列，当CNC的质量分数为20%时，PVA/CNC静电纺丝复合薄膜的拉伸强度较PVA薄膜提高了约140%。

采用静电纺丝法制备PVA/CNC复合薄膜，可有效提高其机械强度，并可通过调节成膜厚度、孔隙率、纺丝纤维的排列方式、纤维直径等相关参数，以及添加抗菌剂、包埋酶制剂等方式对PVA/CNC静电纺丝复合薄膜进行功能化修饰，开发的PVA/CNC静电纺丝复合薄膜在包装材料、过滤材料及传感器等方面得到广泛应用[55-57]。然而，采用静电纺丝法制备的PVA/CNC复合薄膜同样会受到诸多因素的影响，例如PVA/CNC纺丝液的黏度、导电率和表面张力等。除此之外，电压、喷射距离、温度、湿度、气流等变量对PVA/CNC复合薄膜的性能也有显著影响[58-59]。

5.3 层层自组装

相较于静电纺丝法，层层自组装法制备的薄膜受外因的影响较小，可通过构造多层自组装结构、调整自组装层厚度及排列方式等途径提高PVA/CNC复合薄膜的力学性能。层层自组装法是基于逐层交替沉积而形成多层聚合物的方法，具有多层结构形貌和多层界面效应的优点，不仅可以控制薄膜的厚度和结构，还可以通过引入纳米材料、生物大分子和导电聚合物等方法改善薄膜的物理、力学性能[60-61]。CNC与PVA之间可通过氢键作用自组装成相互连接的多层薄膜结构，进而增加PVA/CNC复合薄膜的力学性能和气体阻隔性能[62]。Ogunsona等[63]采用层层自组装法制备了PVA/CNC复合薄膜，利用CNC与PVA间的氢键作用构建了多层复合薄膜结构，通过分子间氢键形成厚度约为23 μm的束状网络结构的CNC层，可比PVA层承受更大的应力作用。与流延成膜相比，层层自组装的PVA/CNC复合薄膜的拉伸强度和弹性模量得到大幅提高，当CNC的质量分数为10%时，三层结构的PVA/CNC复合薄膜（PCP结构）的弹性模量和拉伸强度分别增加了约2 300%和415%，且氧气渗透被完全阻断，表明多层结构的PVA/CNC复合薄膜的力学性能和气体阻隔性能得到显著提升。

由于层层自组装法制备的PVA/CNC复合薄膜主要依靠PVA与CNC之间的氢键作用，因而存在稳定性不足的问题，且操作耗时较长，成膜厚度也有一定的局限性。不过，采用层层自组装法制备的PVA/CNC复合薄膜具有多层结构和多界面效应等特点，有利于改善复合薄膜的机械强度、渗透效果和导电能力，在食品包装、药物缓释、选择性渗透薄膜、生物传感器等领域应用广泛[64-67]。

总结了不同成膜方式对复合薄膜性能的影响因素及优缺点，如表3所示。不同成膜方式对复合薄膜的结构及性能的影响差别较大，可根据实际应用需要选择相应的成膜方式。

表3 PVA/CNC复合薄膜成膜方式及其优缺点

Tab.3 Forming method of PVA/CNC composite films and its advantages and disadvantages

6 结语

PVA是一种具有良好成膜性、力学性能、生物相容性的生物可降解材料，将CNC与PVA共混制备复合薄膜，可以改善PVA遇水易溶胀的缺陷，提升其耐水性、物理性能、力学性能，满足实际应用中的不同需求。通过研究CNC的形貌，CNC在PVA基体中的分散情况，以及化学交联改性、成膜工艺等，可为改善PVA/CNC复合薄膜的力学性能、气体阻隔性、耐热性等提供研究思路，拓宽PVA/CNC复合薄膜的功能，并推动其在诸多领域的应用。目前，针对PVA/CNC复合薄膜的研究主要集中于对合成途径和改性方法的研究，未来可尝试研究多种因素的协同效应对PVA/CNC复合薄膜物理、力学性能的影响，关注复合薄膜制备过程的环境污染和资源过度消耗等问题，评估PVA/CNC复合薄膜的降解能力和降解机理，进一步提高PVA/CNC复合薄膜的综合使用性能。

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Research Status of Properties of CNC Reinforced PVA Films

LI Huia,TIAN Jia-yaoa,PANG Shan-shana,GONG Guo-lib

(a. School of Art and Design, b. School of Food and Bioengineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an 710021, China)

The work aims to review research on the enhancement of the physical properties of PVA films by using nanocellulose crystal (CNC) as the reinforcing agent, improve the research on physical properties of PVA films, so as to provide reference for the further development and application of PVA film materials. In this work, through the collection and sorting of relevant literature, the application progress of PVA/CNC composite film was described. The progress of improving the physical properties of PVA/CNC film by the morphology characteristics, chemical modification and film forming method of CNC were introduced. The effects of CNC dispersion, crosslinking agent and film forming conditions on improving the physical properties of PVA/CNC composite films were reviewed. By increasing the dispersion of CNC in PVA matrix and selecting corresponding film forming methods for different uses, the mechanical properties, barrier properties and water resistance of PVA film can be effectively improved, thus the use value of PVA film can be improved.

polyvinyl alcohol; cellulose nanocrystals; composite films; physical property

TQ325.9

A

1001-3563(2023)03-0023-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.03.004

2022−05−27

陕西省科技厅重点项目（2019NY−194）；陕西省西安市未央区科技计划（202038）；陕西省重点研发计划（2021NY−124）

李慧（1976—），女，博士，副教授，主要研究方向为高分子功能膜材料。

责任编辑：彭颋