一種微纖化纖維素的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微纖化纖維素的制備方法，屬于植物纖維素資源利用領(lǐng)域。本發(fā)明針對微纖化纖維素制備過程中所產(chǎn)生的污染物導(dǎo)致環(huán)境污染及高能耗導(dǎo)致的生產(chǎn)成本高的問題，提供了一種微纖化纖維素的制備方法，其關(guān)鍵技術(shù)在于用過氧化氫、過氧化氫酶對粗纖維素進(jìn)行預(yù)處理后副產(chǎn)物為水，解決了傳統(tǒng)化學(xué)處理所產(chǎn)生副產(chǎn)物環(huán)境污染嚴(yán)重，危害大問題，并且預(yù)處理過程條件溫和，簡化了生產(chǎn)過程，縮短生產(chǎn)時間，減少生產(chǎn)成本。
【專利說明】
一種微纖化纖維素的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明公開了一種微纖化纖維素的制備方法，屬于植物纖維素資源利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對環(huán)境污染問題日益重視，尋找開發(fā)綠色、環(huán)保、可降解再生新型材料已經(jīng)成為社會發(fā)展的新趨勢，植物纖維作為一種天然高分子材料，其來源豐富，地球上每年生長的植物所含纖維素高達(dá)千億噸，因此，針對天然纖維素及其衍生物的研究已經(jīng)成為當(dāng)今纖維素學(xué)科中非?；钴S的研究領(lǐng)域之一，并越來越顯示出其重要性，微纖化纖維素(MFC)是一種新型的納米級功能材料，由于其具有生物相容性、生物可降解性、優(yōu)良的力學(xué)性能、光學(xué)性能以及阻隔性能，在納米紙、氣凝膠、復(fù)合材料、造紙、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]目前，國內(nèi)外制備微纖化纖維素的原料為木材纖維和非木材纖維，制備微纖化纖維素的方法有機(jī)械處理、化學(xué)酸水解法和化學(xué)機(jī)械法。
[0004]微纖化纖維素具有優(yōu)良的強(qiáng)度性能、光學(xué)性能和生物降解性能，但目前的主要障礙是制備過程中的副產(chǎn)物多、高化學(xué)品消耗量導(dǎo)致的生產(chǎn)成本較高、環(huán)境污染較為嚴(yán)重，因此，改進(jìn)微纖化纖維素的制備方法，使其盡可能減少制備過程中的污染，降低制備能耗具有重要理論意義和實踐價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對微纖化纖維素制備過程中所產(chǎn)生的污染物導(dǎo)致環(huán)境污染及高能耗導(dǎo)致的生產(chǎn)成本高的問題，提供了一種微纖化纖維素的制備方法，其關(guān)鍵技術(shù)在于用過氧化氫、過氧化氫酶對粗纖維素進(jìn)行預(yù)處理后副產(chǎn)物為水，解決了傳統(tǒng)化學(xué)處理所產(chǎn)生副產(chǎn)物環(huán)境污染嚴(yán)重，危害大問題，并且預(yù)處理過程條件溫和，簡化了生產(chǎn)過程，縮短生產(chǎn)時間，減少生產(chǎn)成本。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(1)將甜菜原料預(yù)先切片，篩分保留其中尺寸介于10X 10 X 6?20 X 20 X6mm之間的部分，風(fēng)干1h;
(2)將上述風(fēng)干后的甜菜用盤磨機(jī)，在50?70°C范圍內(nèi)磨解25min，直至植物纖維原料初步解離為纖維束，取10g纖維束用去離子水配成10g/L的懸浮液，用冰水浴控制懸浮液溫度在O?5°C，將0.3?0.5g 2，2，6，6_四甲基哌啶-1—氧化物自由基、0.1g過氧化氫酶、0.3?0.5g過氧化氫和0.1g二氧化猛依次加入到懸浮液中，在180?200W下超聲處理30min后，再加入10mL乙醇直至反應(yīng)終止，過濾得濾渣，用去離子水洗滌濾渣2?3次，得甜菜纖維；
(3)向上述甜菜纖維中加入5g乙烯丙烯共聚物，然后加水調(diào)節(jié)漿料濃度為20?40%，在精磨機(jī)中進(jìn)一步磨解、混合，磨漿到漿料漿度在85° SR，則同步完成漿料的細(xì)纖維化與改性反應(yīng);所述的乙烯丙烯共聚物中乙烯與丙烯按質(zhì)量比為I: 3混合而成；
(4)將上述經(jīng)過改性和充分細(xì)纖維化的漿料，進(jìn)入高壓均質(zhì)機(jī)反復(fù)循環(huán)處理8?10次，最后經(jīng)冷凍干燥得到產(chǎn)品。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明利用2，2，6，6_四甲基哌啶-1-氧化物自由基、過氧化氫、過氧化氫酶預(yù)處理副產(chǎn)物為水，減少環(huán)境污染，簡化生產(chǎn)過程；
(2)本發(fā)明利用乙烯丙烯共聚物對纖維素進(jìn)行改性，縮短生產(chǎn)時間。
【具體實施方式】
[0008]首先將甜菜原料預(yù)先切片，篩分保留其中尺寸介于10X 10 X 6?20 X 20 X 6mm之間的部分，風(fēng)干1h;將上述風(fēng)干后的甜菜用盤磨機(jī)，在50°C?70°C范圍內(nèi)磨解25min，直至植物纖維原料初步解離為纖維束，取10g纖維束用去離子水配成10g/L的懸浮液，用冰水浴控制懸浮液溫度在0°C?5°C，將0.3?0.5g 2，2，6，6--四甲基哌啶-1-氧化物自由基、0.18過氧化氫酶、0.3?0.5g過氧化氫和0.1g二氧化猛依次加入到懸浮液中，在180?200W下超聲處理30min后，再加入10mL乙醇直至反應(yīng)終止，過濾得濾渣，用去離子水進(jìn)行洗滌2?3次，得甜菜纖維；向上述甜菜纖維中加入5g乙烯丙烯共聚物(其中共聚物質(zhì)量比為乙烯:丙烯=1: 3)，然后加水調(diào)節(jié)漿料濃度20?40%，在精磨機(jī)中進(jìn)一步磨解、混合，磨漿到漿料漿度在85° SR，則同步完成漿料的細(xì)纖維化與改性反應(yīng);將上述經(jīng)過改性和充分細(xì)纖維化的漿料，，進(jìn)入高壓均質(zhì)機(jī)反復(fù)循環(huán)處理8?10次，最后經(jīng)冷凍干燥得到產(chǎn)品。
[0009]實例I
首先將甜菜原料預(yù)先切片，篩分保留其中尺寸10 X 10X6mm的部分，風(fēng)干1h;將上述風(fēng)干后的甜菜用盤磨機(jī)，在50°C磨解25min，直至植物纖維原料初步解離為纖維束，取10g纖維束用去離子水配成1g/L的懸浮液，用冰水浴控制懸浮液溫度在O°C，將0.3g 2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基、0.1g過氧化氫酶、0.3g過氧化氫和0.1g二氧化錳依次加入到懸浮液中，在180W下超聲處理30min后，再加入10mL乙醇直至反應(yīng)終止，過濾得濾渣，用去離子水進(jìn)行洗滌2次，得甜菜纖維；向上述甜菜纖維中加入5g乙烯丙烯共聚物(其中共聚物質(zhì)量比為乙烯:丙烯=1:3)，然后加水調(diào)節(jié)漿料濃度20%，在精磨機(jī)中進(jìn)一步磨解、混合，磨漿到漿料漿度在85° SR，則同步完成漿料的細(xì)纖維化與改性反應(yīng);將上述經(jīng)過改性和充分細(xì)纖維化的漿料，進(jìn)入高壓均質(zhì)機(jī)反復(fù)循環(huán)處理8?10次，最后經(jīng)冷凍干燥得到產(chǎn)品。
[0010]實例2
首先將甜菜原料預(yù)先切片，篩分保留其中尺寸15 X 15X6mm的部分，風(fēng)干1h;將上述風(fēng)干后的甜菜用盤磨機(jī)，在60°C磨解25min，直至植物纖維原料初步解離為纖維束，取10g纖維束用去離子水配成I Og/L的懸浮液，用冰水浴控制懸浮液溫度在2 °C，將0.4g 2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基、0.1g過氧化氫酶、0.4g過氧化氫和0.1g二氧化錳依次加入到懸浮液中，在190W下超聲處理30min后，再加入10mL乙醇直至反應(yīng)終止，過濾得濾渣，用去離子水進(jìn)行洗滌3次，得甜菜纖維；向上述甜菜纖維中加入5g乙烯丙烯共聚物(其中共聚物質(zhì)量比為乙烯:丙烯=1:3)，然后加水調(diào)節(jié)漿料濃度30%，在精磨機(jī)中進(jìn)一步磨解、混合，磨漿到漿料漿度在85° SR，則同步完成漿料的細(xì)纖維化與改性反應(yīng);將上述經(jīng)過改性和充分細(xì)纖維化的漿料，進(jìn)入高壓均質(zhì)機(jī)反復(fù)循環(huán)處理，最后經(jīng)冷凍干燥得到產(chǎn)品。
[0011]實例3
首先將甜菜原料預(yù)先切片，篩分保留其中尺寸20 X20X6mm的部分，風(fēng)干1h;將上述風(fēng)干后的甜菜用盤磨機(jī)，在70°C磨解25min，直至植物纖維原料初步解離為纖維束，取10g纖維束用去離子水配成I Og/L的懸浮液，用冰水浴控制懸浮液溫度在5 °C，將0.5g 2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基、0.1g過氧化氫酶、0.5g過氧化氫和0.1g二氧化錳依次加入到懸浮液中，在200W下超聲處理30min后，再加入10mL乙醇直至反應(yīng)終止，過濾得濾渣，用去離子水進(jìn)行洗滌3次，得甜菜纖維；向上述甜菜纖維中加入5g乙烯丙烯共聚物(其中共聚物質(zhì)量比為乙烯:丙烯=1:3)，然后加水調(diào)節(jié)漿料濃度40%，在精磨機(jī)中進(jìn)一步磨解、混合，磨漿到漿料漿度在85° SR，則同步完成漿料的細(xì)纖維化與改性反應(yīng);將上述經(jīng)過改性和充分細(xì)纖維化的漿料，進(jìn)入高壓均質(zhì)機(jī)反復(fù)循環(huán)處理8?10次，最后經(jīng)冷凍干燥得到產(chǎn)品。
【主權(quán)項】
1.一種微纖化纖維素的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)將甜菜原料預(yù)先切片，篩分保留其中尺寸介于10× 10 × 6?20× 20 × 6mm之間的部分，風(fēng)干1h; (2)將上述風(fēng)干后的甜菜用盤磨機(jī)，在50°C?70°C范圍內(nèi)磨解25min，直至植物纖維原料初步解離為纖維束，取10g纖維束用去離子水配成10g/L的懸浮液，用冰水浴控制懸浮液溫度在O°C?5°C，將0.3?0.5g 2，2，6，6-四甲基哌啶_1_氧化物自由基、0.1g過氧化氫酶、.0.3?0.5g過氧化氫和0.1g二氧化猛依次加入到懸浮液中，在180?200W下超聲處理30min，再加入10mL乙醇直至反應(yīng)終止，過濾得濾渣，用去離子水洗滌濾渣2?3次，得甜菜纖維； (3)向上述甜菜纖維中加入5g乙烯丙烯共聚物，然后加水調(diào)節(jié)漿料濃度為20?40%，在精磨機(jī)中進(jìn)一步磨解、混合，磨漿到漿料漿度在85° SR，則同步完成漿料的細(xì)纖維化與改性反應(yīng);所述的乙烯丙烯共聚物中乙烯與丙烯按質(zhì)量比為1: 3混合而成； (4)將上述經(jīng)過改性和充分細(xì)纖維化的漿料，進(jìn)入高壓均質(zhì)機(jī)反復(fù)循環(huán)處理8?10次，最后經(jīng)冷凍干燥得到產(chǎn)品。
【文檔編號】D21B1/34GK105839436SQ201610228464
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】吳迪, 孟浩影
【申請人】吳迪