[發(fā)明專利]廢棄棉織物高值化利用的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910274662.0
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN109944108B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李雪平;毛江淳;洪興華;唐艷軍
• 申請（專利權(quán)）人: 臺州浩展嬰兒用品股份有限公司
• 主分類號: D21C5/00
• 分類號: D21C5/00
• 代理公司: 杭州奧創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33272
• 代理人: 王佳健

本發(fā)明公開了一種廢棄棉織物高值化利用的方法。本發(fā)明以廢棄棉織物為原料，通過制漿預(yù)處理、低共熔溶劑和亞臨界乙醇協(xié)同處理，然后再經(jīng)過過濾、洗滌、球磨、分離得到納米原纖化纖維素。本發(fā)明所用原料為廢棄棉織物，能夠?qū)崿F(xiàn)變廢為寶，生產(chǎn)高值化生物質(zhì)基納米材料；該方法環(huán)境友好，過程試劑可生物降解并能夠重復(fù)利用，為廢棄棉織物的高值化利用提供了全新路徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種廢棄棉織物高值化利用制備納米原纖化纖維素的方法。

背景技術(shù)

隨著全球人口數(shù)量的激增，人們生活水平的不斷改善以及人們對時尚化、個性化的追求，使得服裝的產(chǎn)量與消費量不斷攀升。僅2013年的數(shù)據(jù)顯示，我國約產(chǎn)生2000萬噸廢棄紡織品，環(huán)境問題嚴(yán)峻。因此，我國在尋求可再生新能源的同時，對固體廢棄物的處理已經(jīng)從過去的填埋、焚燒或簡單回收處置轉(zhuǎn)向全組分的回收再利用或高附加值的資源化利用。例如，廢棄紡織品可用于生產(chǎn)乙醇等化工產(chǎn)品、吸附材料、環(huán)保地膜等等。其中，廢棄棉織物中纖維素含量極高，因而可以用為原料制備納米原纖化纖維素，具有重要理論意義與實踐價值。

納米原纖化纖維素（Nanofibrillated Cellulose，NFC）是納米纖維素的一種，是將天然纖維素通過一系列的物理或化學(xué)處理制成的，具有較高的反應(yīng)活性和優(yōu)異的物理、化學(xué)性能，例如：具有納米尺度、優(yōu)越的機械性能（彈性模量約為150GPa）、高的比表面積、高長徑比，較低的熱膨脹系數(shù)以及良好的生物相容性等，這使得納米纖維素成為一種應(yīng)用前景廣闊的功能高分子材料。目前，納米纖維素已在納米功能材料中得到了成功應(yīng)用，例如氣凝膠、生物醫(yī)藥材料、食品包裝材料、納米復(fù)合材料、光電材料等，大大提高了生物質(zhì)纖維素的附加值和利用效率。

NFC主要通過機械強剪切力處理纖維素原料得到，單純采用機械法制備NFC的能耗較大，為解決上述問題，科研工作者開發(fā)了酶水解、TEMPO催化氧化、羧甲基化、陽離子化等一系列生物或化學(xué)預(yù)處理手段。但是同時產(chǎn)生的問題是：酶水解預(yù)處理過程中酶價格昂貴且酶解時間較長；TEMPO催化劑價格昂貴且不易回收；羧甲基化和陽離子化過程中需要使用大量有機試劑，對環(huán)境不友好。例如，專利文獻公布號為CN109295785A公開了一種纖維素納米纖絲的制備方法，以未漂蔗渣漿為原料，采用木聚糖酶處理和冷堿處理相結(jié)合對未漂蔗渣漿進行預(yù)處理，然后再進行超微研磨結(jié)合高壓均質(zhì)處理制得纖維素納米纖絲，其中該方法中酶價格昂貴且酶解過程復(fù)雜，冷堿處理需要-20℃條件下進行且廢堿液處理困難，對環(huán)境不友好。因此，綠色高效的預(yù)處理方法結(jié)合機械后處理將是制備NFC的主流趨勢。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種廢棄棉織物高值化利用的方法：

本發(fā)明以廢棄棉織物為原料，通過制漿預(yù)處理、低共熔溶劑和亞臨界乙醇協(xié)同處理，然后再經(jīng)過過濾、洗滌、球磨、分離得到納米原纖化纖維素。尤其，通過低共熔溶劑和亞臨界乙醇協(xié)同作用對制漿預(yù)處理后的廢棄棉織物粉末進行處理。首先，低共熔溶劑可潤漲纖維并破壞纖維素內(nèi)部氫鍵，通過調(diào)節(jié)低共熔溶劑類型調(diào)控其酸堿性，可實現(xiàn)對纖維素水解程度的調(diào)控；其次，利用亞臨界乙醇的高電離效率、高活性和高擴散作用水解纖維。最后，經(jīng)過球磨、分離得到納米原纖化纖維素。具體是：

步驟（1）：將廢棄棉織物經(jīng)過預(yù)處理，依次經(jīng)過制漿、烘干、粉碎，并在烘箱中干燥后冷卻至室溫以備用。

步驟（2）：將無水氯化膽堿和丙三醇混合，油浴攪拌加熱，得到均勻穩(wěn)定透明的液體，冷卻至室溫后保存得到低共熔溶劑。

步驟（3）：將步驟（1）中的備用料加入到步驟（2）所制備的低共熔溶劑中，并在亞臨界乙醇環(huán)境中反應(yīng)得到混合物。

步驟（4）：將步驟（3）得到的混合物依次經(jīng)過過濾、洗滌、球磨以及分離后得到納米原纖化纖維素。

進一步說，步驟（1）所述的預(yù)處理步驟具體為：將廢棄棉織物經(jīng)過打漿機打漿90分鐘，烘干成紙漿板，再經(jīng)過微型植物粉碎機粉碎成120目，最后在烘箱中以90℃干燥1~3小時后冷卻至室溫得到備用粉末。