[發明專利]一種制備納米纖維素的方法

在審

• 申請號: 201510516089.1
• 申請日: 2015-08-21
• 公開（公告）號: CN105175557A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 史昌蓉
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C08B15/02
• 分類號: C08B15/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 梁濤

技術領域

本發明涉及一種制備納米纖維素的方法，屬于納米材料領域。

背景技術

納米纖維素作為一種納米材料，不僅具有納米粒子的性質，還具有生物相容性，因此，納米纖維被研究于醫學領域、日用品領域、電子領域。納米纖維素還可以應用于復合材料的增強劑、藥物載體、超濾材料、高阻隔包裝材料、食品添加劑及化妝品助劑等方面，所以具有很大的研究價值。

2009年MasayukiHirota發表的文獻OxidationofregeneratedcellulosewithNaClO₂catalyzedbyTEMPOandNaClOunderacid-neutralconditions中敘述了TEMPO-NaClO₂-NaClO氧化體系氧化纖維素的方法，但這種方法其實只是對纖維素的氧化預處理，不能得到納米纖維素，而且反應時間很長，一般都要一天以上才能達到氧化的目的。

專利文獻專利號為CN102964454B公開了一種納米纖維素的制備方法，其中該方法將得到的不到納米級的大尺寸纖維直接去除，降低了納米纖維素得率，浪費了纖維原材料。

專利文獻公布號為CN103492637A公開了一種機械的方法制備納米纖維素，其中該方法需經過多次精磨、分離，操作比較復雜，不利于生產。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種超聲耦合TEMPO的預處理方法，并對其進行納米化處理來得到納米纖維素。

本發明的目的在于：提供一種制備納米纖維素的方法，該方法通過超聲耦合TEMPO氧化微晶纖維素進行預處理，大大縮短了反應的時間，降低了纖維素的尺寸；對沒有達到納米級的纖維素進行納米化處理，可以增加納米纖維素的得率，提高纖維素的利用率。

為了實現上述目的，本發明提供的技術方案為：

(1)取2-5g微晶纖維素分散在pH3.6-5.6、200-500ml醋酸和醋酸鈉配制的緩沖溶液中，再加入2,2,6,6-四甲基哌啶-氮氧化物0.03-0.31g、NaClO2-10mmol和NaClO₂0.11-2.26g，得到反應溶液，放入超聲儀中，在超聲功率為200-500w的條件下用攪拌器攪拌反應0.5-2.0h，加入無水乙醇終止反應，倒入容器中靜置；

上述醋酸、醋酸鈉的緩沖溶液可自動調節溶液的pH，使溶液在反應過程中不會受到pH值的影響；TEMPO作為TEMPO-NaClO₂-NaClO氧化體系中的催化劑，在微晶纖維素氧化降解的過程中起到催化化學反應進行的作用；NaClO在其中作為氧化劑，對纖維素進行氧化降解，降低其寬度；NaClO₂可加速氧化轉化，使預處理的效果更顯著并可以抑制副反應的產生，增加所得纖維素的強度；超聲儀的作用可縮短反應時間，增加反應的微晶纖維素的活化分子百分數，更多纖維素大分子被氧化降解，更容易達到納米級纖維素。

(2)取步驟a容器中的下層沉淀用體積百分比40％-60％的乙醇洗滌，獲得纖維素溶液；纖維素溶液離心分離2-3次，取沉淀用去離子水洗滌2-3次，離心分離后，將最后一次分離得到的上層懸浮液倒入容器中保存，進行冷凍干燥，得到納米纖維素；

上述步驟主要是對納米纖維素和微晶纖維素進行分離，上述超聲耦合TEMPO氧化降解的作用雖然能降低纖維素的長寬，但是不是全部都到達了納米級，還有一些纖維素依然沒有達到我們的要求，所以要進行分離，然后對沒有達到納米級的纖維素進行進一步處理。

(3)將步驟b最后一次分離得到的下層纖維素進行納米化處理，得到懸浮的納米纖維素分散液，進行冷凍干燥，得到納米纖維素；

對于分離出來的沒有達到納米級的纖維素進行納米化處理，增加納米纖維素的得率，提高原料的利用率。

上述超聲儀為超聲波清洗儀，超聲波清洗儀為水浴條件下反應，可利用循環泵調節其溫度，能承受的反應時間長一些，而探頭式超聲儀的熱效應作用很強，反應時間過長溫度會快速升高，容易損壞儀器。

上述納米化處理的步驟使用的設備是高壓均質機、超聲波乳化機或高壓細胞破碎儀，儀器的高速運轉對纖維素有一個剪切力，可有效的破壞纖維素的長寬，得到納米纖維素。

所述的緩沖液通過如下步驟配制：分別配置1mol/L的醋酸溶液和醋酸鈉溶液，將兩種溶液進行混合，調節混合溶液的pH值為3.6-5.6。