[發明專利]表面納米晶化的含纖維素生物質材料及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201910787712.5
• 申請日: 2019-08-23
• 公開（公告）號: CN111944066B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 俞書宏;管慶方;韓子盟;楊懷斌;凌張弛
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C08B15/04
• 分類號: C08B15/04;C09D101/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李新紅

本發明提供一種表面納米晶化的含纖維素生物質材料及其制備方法和應用，所述含纖維素生物質材料來源于天然植物或動物中含有纖維素成分的生物質材料中的一種或多種，所述表面納米晶化的含纖維素生物質材料的表面存在納米尺度的纖維素，并且所述纖維素結構中的部分羥基已經轉化為羧基，以使得所述表面納米晶化的含纖維素生物質材料具有高比表面、高表面活性和高結晶度，為生物質材料的進一步加工，提供了一種非常好的原料。

技術領域

本發明涉及納米技術領域，具體地涉及一種表面納米晶化的含纖維素生物質材料及其制備的方法和用途。

背景技術

微納結構調控已成為材料研究、開發領域的重要手段。通過微納結構調控，改善了一系列傳統材料的性能。例如，通過對陶瓷材料進行仿生片層結構調控，改善了其韌性；通過對金屬材料的納米孿晶結構進行調控，實現了抗疲勞等性能的巨大提升。

生物質作為地球上最豐富的可再生資源，有著廣泛的應用。我國是農業大國，每年產生共計一萬億千克的生物質，其中由有七千億千克的農業秸稈和3千億千克的林木廢材組成，這些廢棄物的處理方法不是被廢棄就是燃燒，前者造成環境污染，浪費大量土地堆積無用，而后者則更嚴重，如此龐大的數量經過燃燒后對于地球的氣候造成了巨大的影響。生物質加工技術中，最主要的加工方式從生物質材料開始做進一步加工。然而，目前存在的一個問題是，直接粉碎得到的生物質材料存在反應活性差、比表面積小等問題，限制了生物質材料的加工和應用。

因此，發展簡單高效的方法，實現對生物質材料表面反應活性及表面積提高，對生物質材料的加工具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有高比表面、高表面活性、高結晶度的含纖維素生物質材料，為生物質材料的進一步加工提供了一種非常好的原料。同時，本發明的另一目的在于提高一種含纖維素生物質材料表面納米晶化的方法。

為此，本發明提供如下的技術方案。

1.一種表面納米晶化的含纖維素生物質材料，所述含纖維素生物質材料來源于天然植物或動物中含有纖維素成分的生物質材料中的一種或多種，所述表面納米晶化的含纖維素生物質材料的表面存在暴露區域，并且在所述暴露區域中的纖維素為納米尺度的纖維素，并且所述納米尺度的纖維素中的部分羥基已經轉化為羧基，以使得所述表面納米晶化的含纖維素生物質材料具有以下各項性能中的至少一項：

i)所述表面納米晶化的含纖維素生物質材料的比表面積至少為1.5m²/g，優選至少為10m²/g，更優選至少30m²/g；

ii)所述表面納米晶化的含纖維素生物質材料的表面暴露的納米晶化后的纖維素直徑至少為1微米以下，優選至少500納米以下，更優選至少100納米以下。

iii).所述表面納米晶化的含纖維素生物質材料中，纖維素的結晶度至少為65％，優選70％，更優選75％；

iv).所述表面納米晶化的含纖維素生物質材料中，羧基占羥基與羧基總量的摩爾比至少為5％，優選地至少10％，更優選至少30％；

v)所述表面納米晶化的含纖維素生物質材料在水中的粘度在溶液質量分數為6％情況下通過旋轉粘度計法在約25℃測量為大于40mPa·s，優選60mPa·s，更優選80mPa·s；

vi)所述表面納米晶化的含纖維素生物質材料的水溶液的沉降時間至少大于200分鐘，優選至少大于500分鐘，更優選至少大于800分鐘。

2.根據1所述的表面納米晶化的含纖維素生物質材料，其中所述表面納米晶化后的表面暴露的纖維素的纖維長度在0.1-5微米的范圍內。

3.根據1所述的表面納米晶化的含纖維素生物質材料，其中所述含纖維素生物質材料的纖維素含量為10～90％，優選為20～70％，優選為30～50％。