[發明專利]一種機械球磨預處理甘蔗渣漂白漿制備纖維素基水凝膠的方法

有效

• 申請號: 201910326244.1
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110028682B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 冼學權;黎演明;李秉正;唐培朵;杜芳黎;陳東
• 申請（專利權）人: 廣西科學院
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J3/24;C08L1/02;D21C9/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 韋莎

本發明公開了一種機械球磨預處理甘蔗渣漂白漿制備纖維素基水凝膠的方法，包括下步驟：(1)甘蔗渣漂白漿的預處理；(2)預處理蔗渣纖維素的溶解；(3)纖維素的化學交聯；(4)交聯纖維的凝膠化。相對于傳統的蔗渣纖維素基水凝膠的制備方法，本發明通過機械球磨的預處理方式，降低甘蔗渣漂白漿纖維素的聚合度和結晶度，增加了纖維素分子中的活性羥基的數量，實現了將天然蔗渣纖維素直接溶解于氫氧化鈉/尿素溶液中，并對其進行均相化學交聯改性，達到制備蔗渣纖維素基水凝膠的目的。本發明利用甘蔗渣漂白漿為原料，以機械球磨作為預處理強化手段制備蔗渣纖維素水凝膠，具有高效、操作簡單、環境友好和反應條件溫和等優點。

技術領域

本發明屬于天然高分子技術領域，具體涉及一種機械球磨預處理甘蔗渣漂白漿制備纖維素基水凝膠的方法。

背景技術

隨著石油資源的日益枯竭，如何從深度和廣度上開發利用天然高分子化合物已成為國內外學者普遍關注的課題。甘蔗渣的主要成分中纖維素為32～48％、半纖維素19～24％、木質素23～32％、灰分約4％，是一種富含纖維素且非常具有應用潛力的生物質資源。作為自然界最寶貴的天然可再生資源，纖維素具有廉價易得、可生物降解等優點，纖維素這種可持續發展的再生資源的應用越來越受到重視，纖維素可廣泛替代石油化工原料，對緩解世界能源與環境問題有著深遠意義。雖然纖維素分子鏈上存在大量理論上可以產生化學反應的羥基，但是天然纖維素是一種高聚合物，具有較高的結晶度，結晶區分子排列緊密。這種獨特的分子結構使水、酶及大多數化學試劑不易觸及結晶區內的分子。高結晶度和高聚合度的特點大大限制了纖維素的改性可能，縮小了纖維素的深加工領域。所以尋求一種能有效增大藥劑對纖維素結晶區的可及度以提高纖維素反應活性的預處理工藝，十分具有必要性。植物纖維預處理的方法，大致有物理法、化學法、生物法預處理及不同方法的聯合預處理這四大類。化學法具有高效快速、針對性強等優點，但是該過程使用強酸強堿，腐蝕性強，對設備安全性要求高，成本較大；生物處理法的優勢是不需要添加化學試劑，處理條件溫和，但處理時間很長，往往需要數天甚至更長；物理法中的機械活化法具有反應時間短、操作方便，易于控制等優點。

改性纖維素水凝膠是一種在水中溶脹卻不溶解的三維結構親水高分子聚合物，主要是通過接枝聚合反應的方式將單體接枝到天然高分子材料上，具有高度的吸水性，良好的保水性、對外界環境敏感、可生物降解等優良特性。水凝膠在生物醫學和緩釋藥物、水環境吸附、農業保水、溫敏材料等領域被廣泛應用。

中國專利CN 108976440 A公開了一種甘蔗渣半纖維素制備水凝膠的方法，該發明將甘蔗渣研磨、篩分得到合格原料，將其苯-醇液抽提及乙二胺四乙酸金屬離子螯合處理后，采用堿性過氧化氫溶解/醇沉得到原料中的半纖維素，繼而選用四甲基哌啶氧化物/次氯酸鈉/氫氧化鈉反應體系選擇性氧化半纖維素，通過氧化半纖維素與絡氨進行偶聯反應，其產物經山葵根過氧化物酶和過氧化氫誘導交聯，形成水凝膠；制得的凝膠呈淺黃色塊狀，具有較強的壓縮應變能力。但是該法中對甘蔗渣的脫脂處理，半纖維素提純和半纖維素的氧化過程等都是操作復雜操作過程，工藝成本高，不利于大規模生產，而且只利用到了甘蔗渣中的含量較少的半纖維素，因此該方法不能實現甘蔗渣中綜纖維素的高效利用。