[發明專利]一種利用汽爆技術制備香蕉纖維素納米纖維的方法

有效

• 申請號: 201710312171.1
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN107043957B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 盛占武;鄭麗麗;艾斌凌;鄭曉燕;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: D01B1/50
• 分類號: D01B1/50;D01C1/02;D01B1/10
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 陳歡;吳燕梅

本發明提出了一種利用汽爆技術制備香蕉纖維素納米纖維的方法，包括以下步驟：酸預處理：將香蕉粗纖維與酸溶液混勻，過濾沖洗；第一次汽爆：將香蕉粗纖維置于汽爆罐中，惰性氣體密封，在0.5～1.5Mpa維壓15～30s，瞬間釋放；酶處理：將所得物料加入纖維素酶，調節pH并超聲；第二次汽爆：再次置于汽爆罐中，惰性氣體密封，在2.5～3.5Mpa維壓25～90s，瞬間釋放；漂洗工序：洗滌至中性即得香蕉納米纖維。采用本發明提供的制備方法可獲得直徑小得率高的香蕉納米纖維，得率可達80％以上，平均直徑范圍為10～30nm。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。

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1000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。現有技術中，鮮有報道利用蒸汽爆破制備納米纖維的技術研究。

發明內容

鑒以此，本發明的目的在于提出一種利用汽爆技術制備香蕉纖維素納米纖維的方法，制備周期短，不僅提高得率，而且提高香蕉纖維素納米纖維的性能。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種利用汽爆技術制備香蕉纖維素納米纖維的方法，包括以下步驟：

(1)酸預處理：將香蕉粗纖維與質量分數1％～2％的酸溶液混勻，4℃～10℃浸泡12～24小時，過濾掉上清液，用水沖洗至中性；

(2)第一次汽爆：將預處理后的香蕉粗纖維置于汽爆罐中，向所述汽爆罐中通入惰性氣體將罐內空氣排盡，密封，在0.5～1.5Mpa的汽爆壓力下維壓15～30s，瞬間釋放；

(3)酶處理：將第一次汽爆處理后的物料加入纖維素酶，調節pH＝4.5～5，超聲處理1～2h；

(4)第二次汽爆：將酶處理后的物料置于汽爆罐中，向所述汽爆罐中通入惰性氣體將罐內空氣排盡，密封，在2.5-3.5Mpa的汽爆壓力下維壓25～90s，瞬間釋放；

(5)漂洗工序：漂白，洗滌至中性即得到香蕉納米纖維。

進一步的，步驟(1)中酸溶液為硫酸溶液、鹽酸溶液或醋酸溶液。

進一步的，步驟(2)中的香蕉粗纖維加入汽爆罐中的量為汽爆罐容積的20～30％。

進一步的，步驟(3)中，纖維素酶加入量為10FPU～35FPU。

進一步的，步驟(3)中，采用硫酸溶液、鹽酸溶液或醋酸溶液調節pH值。