[發(fā)明專利]一種超低結(jié)晶度的微納米纖維素的制備方法

無效

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• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102702365A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁恩勇;薛彬;黃麗湞
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08B15/08
• 分類號: C08B15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學、農(nóng)業(yè)、環(huán)境工程領(lǐng)域，涉及天然高分子及其制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超低結(jié)晶度的微納米纖維素的制備方法。

背景技術(shù)

纖維素是自然界中最豐富的天然高分子材料之一，是一種廉價的可再生資源，具有可降解、對環(huán)境友好、良好的生物相容性等特點，其應(yīng)用與開發(fā)得到越來越廣泛的重視。然而，纖維素分子內(nèi)和分子間存在大量的氫鍵，具有很高的結(jié)晶度，纖維素內(nèi)部大量可反應(yīng)的羥基被封閉，因而阻礙了化學試劑或纖維素表面的接觸，造成纖維素可及度低，溶解非常困難。要提高纖維素的可及度及反應(yīng)活性，可以通過降低纖維素結(jié)晶度的方法，破壞纖維素分子間和分子內(nèi)的氫鍵，得到無定形程度高的纖維素。

常用的提高纖維素的無定形度的方法包括物理方法，如機械粉碎、超聲處理；或化學方法，如酸堿處理；或物理化學方法，如蒸汽爆破等。但以上方法獨立使用時都不能制備出超低結(jié)晶度的纖維素材料。

如果能使納米微晶纖維素先完全溶解，再生，再通過機械方法進一步破壞，就可以得到無定形的纖維素。這種無定形的纖維素具有可及度高，反應(yīng)活性高的特點，對纖維素的學術(shù)研究和工業(yè)化應(yīng)用都具有較高的使用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種超低結(jié)晶度纖維素的制備方法。本發(fā)明首先將屬于纖維素Ⅰ結(jié)構(gòu)的微納米纖維素晶體充分溶于纖維素的溶解體系并再生出來，將纖維素變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)松散的纖維素Ⅱ結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過機械處理，進一步破壞纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，得到無定形纖維素的膠體。由于無定形的纖維素分子間和分子內(nèi)的氫鍵作用力減弱，分子鏈上的羥基大部分暴露出來，增強了纖維素的可及度和反應(yīng)活性，保水值也有所提高。因此通過本發(fā)明的方法制備的纖維素具有超低的結(jié)晶度、極高的可及度與反應(yīng)活性，克服了傳統(tǒng)方法制備的纖維素結(jié)晶度高、可及度低、反應(yīng)活性低的缺陷，可以廣泛地用于各纖維素的應(yīng)用領(lǐng)域。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種超低結(jié)晶度的微納米纖維素的制備方法，包括以下步驟：先將結(jié)晶程度較高的微納米纖維素晶體進行溶解，然后在凝固浴中將纖維素再生出來，再經(jīng)過機械處理，得到超低結(jié)晶度的微納米纖維素。

本發(fā)明所述結(jié)晶程度較高的微納米纖維素晶體的粒徑為5nm~5μm；所述結(jié)晶程度較高的微納米纖維素晶體通過酸水解方法、氧化降解方法或機械粉碎方法制備。

本發(fā)明所述溶解所用的溶劑為堿液、酸液或纖維素溶劑；所述纖維素溶劑為四氧化二氮/二甲基甲酰胺、多聚甲醛/二甲基亞砜、二氧化硫/二乙醇胺/二甲基亞砜、氯化鋰/二甲基乙酰胺、硫氰酸鈣水溶液、硫氰酸鈉水溶液、氯化鋅水溶液、N-甲基-N-嗎啉氧化物或離子液體。

本發(fā)明所述凝固浴為甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇、丙三醇、丁醇、異戊二醇或聚乙二醇中的一種或兩種以上，并且含有質(zhì)量濃度為0~95%的水。

本發(fā)明所述機械處理為高壓均質(zhì)、高速剪切或研磨的一種或兩種以上。

本發(fā)明所述堿液的質(zhì)量濃度為4~18%，所用堿為氫氧化鈉、氫氧化鉀或氫氧化鋰中的一種或兩種以上。

本發(fā)明所述酸液的質(zhì)量濃度為4~90%，所用酸為鹽酸、硫酸、磷酸或硝酸中的一種或兩種以上

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和有益效果：

（1）本發(fā)明方法制備的低結(jié)晶度的纖維素屬于無定形結(jié)構(gòu)，其分子間和分子內(nèi)的氫鍵作用力減弱，分子鏈上的羥基大部分暴露出來，增強了纖維素的可及度和反應(yīng)活性，保水值也有所提高；

（2）本發(fā)明方法制備的低結(jié)晶度的纖維素，容易溶解，可溶解在各纖維素溶解體系中進行均相反應(yīng)，具有較高的反應(yīng)活性，能使反應(yīng)均勻地在纖維素鏈上發(fā)生，擴大了纖維素的使用領(lǐng)域范圍；

（3）本發(fā)明的制備方法工藝簡單、易操作、重復性好；

（4）本發(fā)明通過將物理與化學的方法結(jié)合，避免了單一采取物理或化學方法的缺陷，對多種不同來源的纖維素材料都可使用。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的描述，但是本發(fā)明要求保護的范圍并不局限與此。

實施例1