[發明專利]一種清潔高效的纖維素絲（CF）及其制備方法

在審

• 申請號: 202110054331.3
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112899802A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 溫洋兵;王春平
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: D01F2/02
• 分類號: D01F2/02
• 代理公司: 北京頭頭知識產權代理有限公司 11729
• 代理人: 劉鋒

本發明公開了的一種清潔高效的纖維素纖絲及其制備方法，其制備過程包括堿尿素溶液的配制及紙漿基材的制備和溶液浸泡及機械進一步加工。所述纖維素纖絲制備方法制備出的纖維素纖絲長徑比高，結構均勻，利于改性應用，而且制備濃度高，本發明纖維素纖絲制備方法在實際操作過程中堿?尿素溶劑可循環使用。

技術領域

本發明屬于纖維素絲制備技術領域，涉及一種纖維素絲及其制備方法，尤其涉及一種清潔高效的纖維素絲的制備方法。

背景技術

纖維素絲CF是一種從紙漿中提取的纖維，是一種特殊的新型纖維材料，外觀為絲狀纖維，長度在100μm-1mm之間，直徑為幾百納米到3微米之間，具有較大的長寬比和出色的機械性能。

目前已報道多種纖維素纖絲的制備方法,主要包括：通過酶處理，化學預處理(TEMPO氧化，陽離子化等)等將纖維潤脹,而后經高壓均質機均質、微射流剪切得到納米纖維素纖絲。纖維素纖絲出色的物理化學特性使其能夠應用于眾多領域,因此在國內外近年來大量有關纖維素纖絲制備和應用被報道，然而,巨大的能量消耗、較高的分離成本依然是制約和困擾纖維素纖絲產業化應用的首要問題。目前,酶輔助機械法、化學預處理改性法應用于纖維素纖絲的制備,但是依然在制備能耗和降低成本方面無重大突破,例如,生物酶/機械法制備纖維素纖絲中酶雖能在一定程度上促進纖維的分絲帚化,但并不能將植物纖維內部的微細纖維間的氫鍵結合得到潤脹,仍需要依靠巨大的機械能量才能分離出纖維素纖絲,且制備濃度較低(小于2％),纖維尺寸不均勻；TEMPO/NaBr/NaCI0氧化體系能夠選擇性氧化纖維素的6位羥基,并能使纖維得到充分的潤脹,能得到尺寸均一的纖維素纖絲,但其成本較高,且TEMPO氧化劑毒性、腐蝕性較強,具有強烈的刺激性,因此其并不能成為一種理想、綠色的纖維素納米纖維的制備手段。

因此探索和研究一種清潔、高效的纖維素纖絲的制備方法及工藝對促進纖維素纖絲的產業化生產具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足之處，而提供一種清潔、高效的纖維素纖絲的制備方法。該方法工藝簡單，易于實施操作，并且清潔高效，解決了現有技術存在的缺陷。

為實現本發明的目的，所采用的技術方案為：

一種清潔高效的纖維素絲(CF)的制備方法，

(1)將紙漿原料利用堿-尿素溶液進行低溫預處理；

(2)然后進行機械研磨；

(3)進行抽濾獲得均勻的纖維素絲；

(4)回收堿-尿素溶液。

(5)將紙漿原料利用堿-尿素溶液進行低溫預處理；

(6)然后進行機械研磨；

(7)進行抽濾獲得均勻的纖維素絲；

(8)回收堿-尿素溶液。

具體的：

所述紙漿原料為針葉木漿、闊葉木漿或混合漿中的一種。控制漿濃度為2％ (w/v)～20％(w/v)，所述濃度優選的條件為5％(w/v)～15％(w/v)；

所述堿-尿素溶液中的堿為堿性氫氧化物質，優選氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰，將堿與尿素混合。堿的質量百分比為2～30wt％，其中氫氧化鈉優選濃度為5-10wt％、氫氧化鉀濃度優選為2-20wt％、氫氧化鋰濃度優選3-15wt％，尿素質量百分比為2-45wt％；

所述低溫預處理為將堿-尿素溶液在可控溫冷藏室內冷藏1h，溫度控制在 0℃～-30℃。然后將紙漿放入預冷的溶液中，在室溫下攪拌5min～10min，最后將混合后的溶液放入冷藏室1h～4h。