[發明專利]一種玉竹纖維納米晶的制備方法

有效

• 申請號: 202110704092.1
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113388651B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 余國梁;楊華;趙利平;陳艷;趙韜;張玉;趙悅辛
• 申請（專利權）人: 湖南省天宏藥業有限公司;湖南農業大學;長沙博觀生物科技有限公司
• 主分類號: C12P19/04
• 分類號: C12P19/04;C12P19/14
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 鄧宇

本發明公開了一種玉竹纖維納米晶的制備方法，包括以下步驟：(1)將玉竹根莖纖維破碎后得到纖維粗粉；(2)使用堿溶液對所述纖維粗粉進行堿處理，將得到的產物沖洗并脫水，得到中間產物；(3)使用氧化劑對所述中間產物進行漂白，得到纖維微晶；(4)對所述纖維微晶使用纖維素酶進行酶解，后處理后即得所述玉竹纖維納米晶。本發明選擇堿處理和酶解方法制得纖維納米晶，工藝簡單復雜，降低了酸堿消耗量，反應條件更加溫和，對環境更加友好。

技術領域

本發明涉及植物纖維材料領域，具體涉及一種玉竹纖維納米晶的制備方法。

背景技術

纖維納米晶是一種生物質組織，對復合材料具有天然的親和力，可形成“自適應結構”，產生減弱界面局部應力的效果；在應力作用下，纖維納米晶粒子將沿填充物質表面進行滑移，打斷的鍵重新連接成新鍵，使高聚物基體與填充材料之間仍能保持一定的黏合強度，減輕復合材料的破壞程度，因此纖維納米晶可作為增強相用于改善復合材料的性能。纖維納米晶由于其良好的物化性能與生態性能，近年來作為填充物被廣泛應用到復合材料領域，目前含有纖維納米晶的復合材料已經被廣泛地用于包裝、工程塑料、3D打印、生物醫學工程等多個領域中。

目前纖維納米晶一般通過植物纖維(比如大豆等)通過酸解法進行制備得到，但該方法仍存在原料預處理過程復雜、制備工藝繁瑣、酸堿消耗量大、所得產物粒徑過大等問題，因此，亟需一種新型的纖維納米晶制備工藝。

發明內容

本發明提供了一種玉竹纖維納米晶的制備方法，用以解決目前纖維納米晶制備工藝存在的原料預處理過程復雜、制備工藝繁瑣、酸堿消耗量大、所得產物粒徑過大等技術問題。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種玉竹纖維納米晶的制備方法，包括以下步驟：

(1)將玉竹根莖纖維破碎后得到纖維粗粉；

(2)使用堿溶液對所述纖維粗粉進行堿處理，將得到的產物沖洗并脫水，得到中間產物；

(3)使用氧化劑對所述中間產物進行漂白，得到纖維微晶；

(4)對所述纖維微晶使用纖維素酶進行酶解，后處理后即得所述玉竹纖維納米晶。

上述技術方案的設計思路在于，本發明選擇玉竹根莖為原料，農作物秸稈的木質素平均含量在20％以上，而玉竹根莖中的木質素含量經檢測僅為10.30％，因此玉竹中木質素的脫除難度比其他農作物秸稈低；本發明通過堿處理和酶解方法依次對纖維粗粉進行處理，可先對纖維粗粉中的纖維素進行潤脹并制備纖維微晶，再利用纖維素酶對纖維微晶進行酶解，制得纖維納米晶；現有制備纖維微晶的技術相較于本發明而言工藝流程復雜，酸堿消耗量大，同時本發明選用酶解法對纖維微晶進行處理相較于酸解法、低共熔溶劑等方法而言反應條件更加溫和，對環境更加友好；同時，本發明在堿處理后使纖維素完全潤漲后，再通過氧化劑對產物進行漂白，可以獲得最佳的漂白效果。

作為上述技術方案的進一步優選，步驟(1)中所述玉竹根莖纖維選用已進行水提多糖工藝后剩余的玉竹根莖纖維。現有技術中，玉竹水提多糖后的殘渣屬于廢棄物，而本優選方案采用水體多糖后殘余的玉竹根莖纖維作為制備纖維納米晶的原料，不僅省去了除去根莖纖維中水溶物的步驟，節省了時間和能耗成本，還降低了原料成本，可提高玉竹資源利用率。

作為上述技術方案的進一步優選，步驟(2)中所述堿處理使用的堿溶液選用質量分數為3％～7％的氫氧化鈉溶液；氫氧化鈉溶液的濃度進一步優選為5％。經該濃度的氫氧化鈉溶液處理后的玉竹纖維產物具有較小的粒徑和較高的產率。

作為上述技術方案的進一步優選，步驟(2)中所述堿處理的溫度為80～100℃，堿處理的時間為2～4h。