[發(fā)明專利]蔗髓薄壁細胞網(wǎng)狀季銨鹽陽離子纖維素的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410137599.3
• 申請日: 2014-04-08
• 公開（公告）號: CN103936930A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高欣;張恒;陳克利;陶亞東;顏學警;郁哲
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C08F251/02
• 分類號: C08F251/02;C08F226/02;C08B11/145
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用糖紙工業(yè)固體廢棄物——蔗髓纖維素制備高取代度網(wǎng)狀季銨鹽陽離子纖維素的工藝技術(shù)，屬于天然高分子改性材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

陽離子纖維素是一種重要的高分子功能材料，主要通過纖維素羥基上的衍生化反應(yīng)引入陽離子基團來制備。陽離子纖維素的最初是用作洗發(fā)香波以及液體肥皂的添加劑，進一步的研究發(fā)現(xiàn)其在其它日化用品中也有著特殊的功能^[1]。隨著科技的不斷發(fā)展，陽離子纖維素已分別在印染著色、生物醫(yī)學等領(lǐng)域取得了一定成果^[2-6]。作為聚丙烯酰胺類絮凝劑的替代產(chǎn)品，陽離子纖維素還可作為一種新型可降解環(huán)境友好吸附材料，逐步應(yīng)用于印染、造紙、采礦及食品加工等工業(yè)廢水的處理環(huán)節(jié)^[7-9]。因此，季銨型陽離子纖維素已成為環(huán)保領(lǐng)域中研究的熱點。

有關(guān)纖維素陽離子化改性的報道國內(nèi)外有很多，按制備方法可歸結(jié)為（1）反應(yīng)性陽離子單體的醚化接枝，（2）不飽和陽離子單體的自由基接枝共聚，（3）中間單體的陽離子功能化改性。制得的產(chǎn)品作用機理均為陽離子基團能對帶有負電荷的物質(zhì)，例如空氣和廢水中各種微粒或染料顆粒產(chǎn)生吸附橋聯(lián)作用，從而使體系中的微粒脫穩(wěn)、絮凝而發(fā)生沉降，或者牢固連結(jié)起到著色效果。另一方面，有機高分子從內(nèi)部構(gòu)造上可區(qū)分為鏈狀和網(wǎng)狀兩種狀態(tài)，通常網(wǎng)狀高分子的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定了其在材料的穩(wěn)定性和吸附作用上具有更明顯優(yōu)勢。因此，陽離子纖維素中季銨鹽的取代度及改性后的物理性狀決定其吸附效果。現(xiàn)今研究和市售的陽離子纖維素的取代度多為0.06-0.30，且為保證部分產(chǎn)品的水溶性和分散性，均為線性狀態(tài)的高分子。那么，如何進一步改進陽離子纖維素的吸附效果，即提升產(chǎn)品的季銨鹽取代度及分子排列構(gòu)造是本申請的需要解決的主要問題。

通常制備纖維素衍生物的原料，主要來源于植物纖維細胞的纖維素。這類纖維素具有較高的結(jié)晶度和較低的反應(yīng)活性，如不進行活化預處理（例如，溶解纖維素或超聲預處理等），就決定了多數(shù)化學反應(yīng)只能停留在纖維素的局部無定形區(qū)，造成反應(yīng)的不均一性和低反應(yīng)性。除了纖維細胞之外，纖維素還可來自植物的薄壁細胞。作為植物組織的又一構(gòu)架薄壁細胞在非木材原料中所占比例是不容小闕的，例如蔗渣就有約1/3是薄壁細胞（通常是構(gòu)成蔗髓的主要細胞成分）。僅云南省一年約有40萬噸的蔗髓資源產(chǎn)生，資源數(shù)量巨大。由于薄壁細胞壁中纖維素微細纖維排列的無規(guī)律性，微細纖維中致密的結(jié)晶體數(shù)量較少，且呈無序分布狀態(tài)等現(xiàn)象^[10]，導致了與纖維細胞相比較，薄壁細胞具有與化學試劑的反應(yīng)性能較高，比表面積較大等特點。因而，在無預處理的前提下，薄壁細胞纖維素可最大限度地暴露出游離的羥基，增大反應(yīng)的可及度，增加衍生化反應(yīng)的均勻性和重復性，提升纖維素陽離子化的程度。因而，對于制備網(wǎng)狀季銨型陽離子纖維素而言，蔗髓原料反而有其獨到的優(yōu)勢之處。

綜上分析，本申請詳述以蔗髓薄壁細胞組織為原料制備高取代度網(wǎng)狀季銨陽離子纖維素的工藝流程。不僅為彌補薄壁細胞纖維素研究的空缺，而且提高蔗渣資源的綜合利用效率，為云南糖紙生產(chǎn)副產(chǎn)物---蔗髓的高附加值利用起到積極的推動作用。

參考文獻

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