[發明專利]利用汽爆技術制備香蕉纖維素納米纖維的方法

無效

• 申請號: 201110461656.X
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN102586897A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 盛占武;高錦合;金志強
• 申請（專利權）人: 中國熱帶農業科學院海口實驗站
• 主分類號: D01C1/00
• 分類號: D01C1/00
• 代理公司: 海口翔翔專利事務有限公司 46001
• 代理人: 莫臻

技術領域

本發明屬納米材料領域，涉及香蕉纖維素納米纖維的制備方法，尤其涉及一種以香蕉粗纖維為原料利用汽爆技術制備香蕉纖維素納米纖維的方法。

背景技術

香蕉產業是我國熱帶農業的支柱產業之一，我國香蕉產區每年約產生700多萬噸香蕉莖稈，目前均采用直接還田或丟棄的方法處理，既造成了資源的極大浪費又破壞了生態環境。大量研究表明，香蕉纖維具有諸多優點如：強度高、伸長小、吸濕放濕快、初始模量高、服用衛生性能良好等優點。此外，香蕉纖維作為天然纖維的一種，又具有可再生、可降解、來源豐富、加工能耗小、原料價格低廉等優點。如何開展香蕉纖維的綜合利用，延長香蕉產業鏈，有效降低香蕉產業發展的風險、提高產業經濟效益、增加產品的附加值是香蕉產業發展中亟需解決的重大問題之一。

汽爆技術的全稱是蒸汽爆破處理技術，是利用高溫、高壓水蒸汽處理纖維原料，并通過瞬間釋壓過程實現原料的組分分離和結構變化。其本質是將滲透在植物組織內部被壓縮的氣體在極短時間(0.00875s)內突發性的釋放，使植物組織由高溫、高壓的狀態瞬間釋放為常溫常壓，從而達到降解纖維素和木質素的作用。中國專利CN?200380102454.X公布了由蒸汽爆發形成的納米物質的制造方法及其裝置、以及納米原料的制造方法，只是提出利用蒸汽爆破法制備納米原料，并未對香蕉纖維素的應用做出限定。CN?200710062669公布了一種由秸稈制備納米二氧化硅的方法，提出利用蒸汽爆破法制備二氧化硅。除此之外，并未見到有利用蒸汽爆破制備納米纖維的專利。

納米纖維是直徑1nm～100nm的纖維，廣泛應用在服裝、食品、醫藥、能源、電子、造紙、航空等領域，特別是在產業用紡織品領域將有更大作為。常規的納米纖維的制備方法有：化學法、生物法、物理法、人工合成法和靜電紡絲法，其中利用靜電紡絲法制備纖維素納米纖維尤為常見。盡管納米纖維素有許多制備方法，但是也有很多局限：化學方法需要用強酸水解，對反應設備要求高，回收和處理反應后的殘留物困難；生物法制備工藝復雜、成本高、價格貴；物理法制備微纖化納米纖維素需要采用特殊設備且需使用高壓，能耗大、制備的納米纖維素粒徑分布較寬；人工合成納米纖維成本較高且得率僅為50％左右；靜電紡絲法工序復雜且制備的纖維橫截面較大。因此，研究發展新型的簡單、綠色、低能耗、快速、高效的制備納米纖維素的方法刻不容緩。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種利用汽爆技術制備香蕉纖維素納米纖維的方法，以蕉園廢棄的香蕉莖稈粗纖維為主要原料，采用化學處理和汽爆技術相結合的方法，解決了傳統納米纖維制備方法成本高、工序復雜、污染環境的缺陷，大大縮短了納米纖維的生產周期，提高效率，具有工藝簡單、生產成本低、堿液和漂洗液均可循環使用等特點，為香蕉纖維進一步開發利用奠定基礎。

本發明所采用的技術方案：

一種利用汽爆技術制備香蕉纖維素納米纖維的方法，包括預堿處理工序、汽爆處理工序、化學漂洗工序，其步驟如下：

1、預堿處理工序

將香蕉粗纖維剪切成長度為2～10cm的短纖維，在室溫下于濃度為5～40g/L的NaOH溶液中浸泡10～48h，水洗至中性并脫水。

2、汽爆處理工序

將預處理后的香蕉粗纖維放入汽爆罐中在1.0～3.00Mpa的汽爆壓力下維壓60～300s，瞬間釋放后洗滌至中性。

3、化學漂洗工序

將經汽爆處理得到的香蕉纖維浸泡于含1.0～1.8％Na₂SiO₃、1.0～3.5％NaOH、1.1～3.49％H₂O₂的漂白液中，固液比為1∶10～25，溫度為50～62℃，處理1～8小時，洗滌至中性即得到香蕉納米纖維，納米纖維得率在60％以上。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、本發明采用汽爆技術對制備香蕉納米纖維，是一種纖維素納米纖維新的制備方法，不僅工藝簡單、生產成本低、堿液和漂洗液均可循環使用，而且與常規方法相比得率較高，平均在60％以上。

2、本發明采用化學處理和蒸汽爆破結合的方法，克服了傳統化學方法制備納米纖維成本高、工序復雜、污染環境的缺陷，大大縮短了納米纖維的制備周期、效率更高。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

實施例一