[發明專利]一鍋法制備低取代度乙酰化納米纖維素的方法

在審

• 申請號: 201710498107.7
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107325189A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 徐峻;吳振華;陳克復;李軍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08B7/00
• 分類號: C08B7/00;C08L1/20
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明屬于低取代度乙酰化納米纖維素的制備領域，具體涉及一鍋法制備低取代度乙酰化納米纖維素的方法。

背景技術

纖維素是地球上最豐富的資源，同時它還具有可再生、可生物降解、生物相容性、環境友好等優點。納米纖維素是一種直徑為1-100nm，長度為幾十到幾百納米的剛性棒狀纖維素，具有比較高的長徑比、高結晶度、高楊氏模量、高強度、輕質可降解、生物相容性及可再生等優點，在可降解聚合物基的復合材料、食品、藥品和化妝品等領域具有很大的應用價值。

目前，制備納米纖維素的主要方法是，以天然纖維素或者微晶纖維素為原料，采用酸水解、物理機械、生物法和化學人工合成等方法。其中64%的H₂SO₄水解得到的納米纖維素的水分散效果、顆粒的長徑比、均一性都比較好，得到了廣大科研工作者和準備工業化納米纖維素廠家的青睞。但是硫酸法制備的納米纖維素在干燥的過程中，由于氫鍵的作用會發生較為嚴重的絮聚，使其不能穩定的再分散到水中。即使經過超強超聲的處理，也無法使其達到干燥前的狀態，這極大地限制了納米纖維素的運輸和應用。因此，開發一種新型的、易于再分散的納米纖維素是其工業化過程中十分必要的。

發明內容

針對以上問題，本發明的目的在于提供一種一鍋法制備低取代度乙酰化納米纖維素的方法，該方法能制備易于再分散的低取代度乙酰化納米纖維素，因此能有效的解決納米纖維素干燥再分散的問題。由于乙酰化納米纖維素具有高強度、大的比表面積、良好的生物相容性和可降解性，因此其在聚合物的增強填料、藥物包裝、食品添加和化妝品等領域具有巨大的潛在應用。

一鍋法制備低取代度乙酰化納米纖維素的方法，包括以下步驟：

（1）將微晶纖維素用氫氧化鈉溶液進行活化處理，然后用水洗至中性，干燥備用；

（2）將活化處理后干燥的微晶纖維素、乙酸、乙酸酐、濃硫酸依次加入反應裝置中進行乙酰化反應；

（3）反應完成后，向反應混合液中加入冷水終止反應，然后將所得混合液倒入透析袋中在水中透析，再冷凍干燥得到低取代度乙酰化納米纖維素。

優選的，步驟（1）所述氫氧化鈉溶液的質量濃度為10～16%；所述活化處理的時間為20-30h。

優選的，步驟（1）所述的水洗是采用高速離心機離心洗滌。

優選的，步驟（2）所述乙酰化反應的時間為10～60min，溫度為60～95℃。

進一步優選的，所述乙酰化反應的時間為30min，溫度為85℃。

優選的，步驟（2）所述微晶纖維素與乙酸的質量體積比為1 g:（10～30）ml，所述微晶纖維素與乙酸酐的質量體積比為1 g:（1～2）ml，所述微晶纖維素與濃硫酸的質量體積比為1 g:（0.5～1.5）ml。

優選的，步驟（3）所述冷水的用量是與反應結束時反應液等體積。

優選的，步驟（3）所述透析的時間為5～10天。

優選的，步驟（3）所述透析是指在整個透析的過程中每隔3-6個小時要換一次透析所用的蒸餾水。

優選的，步驟（3）所得乙酰化納米纖維素的取代度為0.1～0.3。

優選的，步驟（1）、步驟（3）所述的水均為蒸餾水。

優選的，一鍋法制備低取代度乙酰化納米纖維素的方法，包含以下具體步驟：

將微晶纖維素（MCC）用質量分數為10~16%的氫氧化鈉溶液進行活化處理，然后用蒸餾水洗至中性，干燥備用；

將活化了的微晶纖維素、乙酸、乙酸酐、濃硫酸分別加入反應裝置中進行乙酰化反應，反應時間為10～60min，反應溫度為60~95℃。所述微晶纖維素與乙酸的質量體積比為1:10～30，所述微晶纖維素與乙酸酐的質量體積比為1:1～2，所述微晶纖維素與濃硫酸的質量體積比為1:0.5～1.5。

反應完成后，往反應混合液中加入與反應液等體積的冷水終止反應。然后將混合液倒入透析袋中，在蒸餾水中透析一周，每隔3～5小時更換一次水，透析后的樣品經冷凍干燥得到產品。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本發明用弱酸（乙酸）代替了大部分濃硫酸，降低了反應體系對設備耐腐性要求，同時乙酸的揮發性好，有利于酸回收利用。

2、本發明得到的低取代度的乙酰化納米纖維素再經過冷凍干燥后，不需要經過高速乳化、超聲等手段，僅使用普通攪拌就可分散到水中，這既解決了運輸問題，又解決了納米纖維素再分散的問題。

具體實施方式