[發明專利]一種機械力化學法制備微納米纖維素的方法

有效

• 申請號: 201110335525.7
• 申請日: 2011-10-31
• 公開（公告）號: CN102433786B
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 黃彪;林雯怡;歐文;唐麗榮;陳學榕;陳燕丹;盧麒麟
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: D21C5/00
• 分類號: D21C5/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于材料領域，具體涉及一種機械力化學法制備微納米纖維素的方法。

背景技術

纖維素作為地球上最豐富的可再生資源，近年來對其性能改進及其利用已成為研究熱點。纖維素通過酸水解、酶處理以及機械法可降解纖維素，制得微納米纖維素。微納米纖維素具有許多優良性能，如高純度、高聚合度、高結晶度、高親水性、高楊氏模量和高透明性等，鑒于微納米纖維素的優良性能，其在精細化工、醫藥、食品、復合材料等領域具有很好的潛在用途。

目前文獻報道的微納米纖維素的制備方法主要有：

（1）以棉纖維為原料，用體積濃度為45%-60%的無機酸在0-38℃、在超聲波連續振動下，水解2-24h得到納米晶體纖維素Ⅰ產品，經水洗、中和、濾膜分離脫鹽水、丙酮洗滌及脫水，室溫真空干燥，得到納米晶體纖維素Ⅰ粉體（中國發明專利號：01129717.4，名稱：酸水解制備納米晶體纖維素的方法）。該方法采用化學方法進行制備，所用酸用量大，反應時間長，需用超聲波輔助反應進行，操作復雜。

（2）以棉短絨天然纖維為原料，用高速攪拌，球磨法或用化學方法（DMSO和強堿雙潤脹劑）進行前處理，然后用液態無機酸，液態有機酸，固體酸或它們的混合物作催化劑，混合酸濃度20%-50%，在30℃-100℃溫度進行水解，再經超聲振蕩6-12h，最后用超速離心的方法除掉溶劑而制得纖維素Ⅱ的晶型的納米微晶纖維素，尺寸在6.2nm-100nm之間（中國發明專利號：01107523.6，名稱：一種具有纖維素Ⅱ晶型的納米微晶纖維素及制法）。

（3）以精制棉短絨為原料，在70℃-150℃下通過酸水解使纖維素水解成微晶纖維素，再將粉狀的微晶纖維素通過一種特殊的膠化裝置而成膠體（中國發明專利號：98122262.5，名稱：一種微晶纖維素膠體的制法）。

以上（2）、（3）兩種方法均只是分別單獨采用機械球磨法或者化學法對纖維素進行前處理制備納米纖維素，未將機械力與化學力對物質的作用同時結合起來，未能充分利用機械力、熱力及化學力作用的協同效應，使得整個體系不能處于活潑的化學活性狀態，化學反應的效能與速率不高。?

發明內容

本發明的目的在于提供了一種機械力化學法制備微納米纖維素的方法。該方法消耗的助劑用量少，操作簡單，耗能低，得率高。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的一種機械力化學法制備微納米纖維素的方法，所述方法包括如下步驟：

（1）將纖維素加入到助劑溶液中，使纖維素被助劑溶液充分潤濕；?(2)將步驟（1）得到的混合物裝入研磨設備，連續研磨?20?-180min，研磨后加入蒸餾水，離心，下層膠狀物即為微納米纖維素。

步驟(1)中助劑與纖維素的質量比為?0.2-20?:?1。更優選的質量比為5-15:?1。

步驟(1)中所述的纖維素為脫脂棉、化學漿或微晶纖維素中的一種。

??步驟(1)中所述助劑溶液為酸助劑溶液、堿助劑溶液、鹽助劑溶液中的一種。

其中酸助劑為液態無機酸或液態有機酸；堿助劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉中的一種或兩種；鹽助劑為無機金屬鹽、有機金屬鹽中的一種或兩種。

所述的液態無機酸為磷酸、硫酸、鹽酸中的一種或兩種的組合物；液態有機酸為乙酸、草酸中的一種或兩種的組合物。

所述的無機金屬鹽為FeCl₃、ZnCl₂?、CaCl₂、KCl、K₂CO₃、Fe₂(SO₄)₃中的一種或兩種的組合物；有機金屬鹽為草酸鉀、醋酸鉀中的一種或兩種的組合物。

所述的酸助劑溶液質量分數為1%-85%，堿助劑溶液質量分數為1%-50%，鹽助劑溶液質量分數為1%-70%。更優選地，所述的酸助劑溶液質量分數為20-65%，鹽助劑溶液質量分數為30-65%。

步驟(2)中所述的研磨設備為振動球磨機、攪拌磨、振動式研磨機、離心式研磨機、籃式研磨機、臥式研磨機或膠體磨。

步驟(2)中的研磨時間為60-150min。

步驟（2）所述離心，離心轉速4000-10000轉/分鐘，每次離心時間6-15min。