[發明專利]一種胺化納米纖維素晶體及其制備方法

在審

• 申請號: 201610227702.2
• 申請日: 2016-04-13
• 公開（公告）號: CN105646722A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 陳照峰;鮑舒婷
• 申請（專利權）人: 南京鳳源新材料科技有限公司
• 主分類號: C08B15/06
• 分類號: C08B15/06;C08B15/04
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

技術領域

本發明涉及一種納米纖維素晶體及其制備方法，特別涉及一種表面胺化接枝改性的 納米纖維素晶體及其制備方法。

背景技術

納米纖維素晶體(NanoCelluloseCrystal,NCC)是一種新型的生物質基納米材料， 可在水中分散形成穩定懸浮液的纖維素晶體，具有諸多優良性能，如較大的化學反應活 性、高純度、高聚合度、高結晶度、高親水性、高楊氏模量、高強度、超精細結構和高 透明性等。其次，由于NCC尺寸達納米級別，故還能產生量子尺寸效應，界面效應， 宏觀量子隧道效應等，加之具有生物材料的輕質、可降解、生物相容及可再生等特性， 非常適合用來作為增強相制備高性能的復合材料。

但納米纖維素晶體也存在一些不足：首先，其表面眾多的羥基決定了它不能很好地 溶解在弱極性溶劑和聚合物介質中；其次，NCC具有較大的比表面積，較高的熱力學 勢能，晶體間極易發團聚。這大大限制了其作為增強相在復合材料領域的應用。而納米 纖維素晶體表面存在的大量反應活性較高的羥基，可對其表面進行化學改性，接枝上非 極性基團，減弱氫鍵的作用，提高其在高分子聚合物復合中的分散性和相容性。且可以 接枝上功能性基團，擴大其在復合材料及醫藥等領域的研究。目前，針對納米纖維素晶 體的化學改性主要有酯化、乙酰化、陽離子化、羧基化、甲硅烷基化和聚合物接枝等。

現有的方法雖然針對納米纖維素進行了一定程度上的改性，例如提高納米纖維素晶 體的疏水性，抑制其晶間團聚作用。但氨基化合物接枝的技術還有待完善。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種胺化納米纖維素晶體的制備方法，本發明還有 一個目的是提供前述方法制備獲得的胺化納米纖維素晶體。

技術方案：為了實現上述發明目的，本發明的一種胺化納米纖維素晶體的制備方法， 是將微晶纖維素與過硫酸銨混合反應獲得羧基化納米纖維素晶體，利用1-乙基-(3-二甲 基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺活化后接枝多胺化合物，真空冷 凍干燥獲得胺化納米纖維素晶體。

本發明的制備方法具體包括如下步驟：

(1)將微晶纖維素與摩爾濃度為1.5～2.5mol/L的過硫酸銨溶液置于燒瓶中，微晶 纖維素與過硫酸銨的質量比為1:14～1:8，混合均勻并浸漬0.5～3h，后置于超聲波反應 器中反應，獲得納米纖維素晶體懸浮液；

(2)將納米纖維素晶體懸浮液，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽， N-羥基琥珀酰亞胺，混合均勻，活化10～60min，后緩慢滴加多胺化合物；納米纖維素 晶體所占質量百分比為1％～2％，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽與 N-羥基琥珀酰亞胺兩者之和所占質量百分比1％～3％，多胺化合物所占質量百分比為 95％～98％；

(3)室溫下磁力攪拌，反應12～48h，用去離子水反復離心洗滌接枝后的納米纖 維素晶體，得到水相制備的胺化納米纖維素晶體；

(4)真空冷凍干燥胺化納米纖維素晶體，真空度為0.1～10Pa，干燥溫度為-80～ -40℃，干燥時間為24～72h。

作為本發明的優化方案，所述步驟(1)中超聲波反應器反應10～60min，反應溫 度保持40～60℃，反應后向納米纖維素晶體懸浮液中加入去離子水離心洗滌至中性。

進一步地，所述步驟(2)中1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和N- 羥基琥珀酰亞胺兩者的質量比為1:1～2:1。

進一步地，所述步驟(2)之后用HCl溶液和NaOH溶液調整體系的pH值到7～ 8，HCl溶液和NaOH溶液的摩爾濃度都為0.01～0.1mol/L。

進一步地，所述步驟(3)在去離子水洗滌后再用丙酮洗滌，并在真空干燥之前旋 蒸脫除丙酮。

本發明還提供一種胺化納米纖維素晶體，是通過前述制備方法制成。

本發明所述的多胺化合物包括但不限于乙烯二胺、四乙烯五胺等化合物。

有益效果：本發明與現有技術相比，如下有益效果：

(1)采用過硫酸銨一步法先制備了羧基化納米纖維素晶體，改善了納米纖維素晶 體懸浮液的穩定性，提高了反應活性，可為進一步納米纖維素晶體的功能化修飾及應用 提供有利條件；