CN103572394B - 一种简便快速的纤维素纳米纤维的制备方法 - Google Patents
一种简便快速的纤维素纳米纤维的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103572394B CN103572394B CN201310600943.3A CN201310600943A CN103572394B CN 103572394 B CN103572394 B CN 103572394B CN 201310600943 A CN201310600943 A CN 201310600943A CN 103572394 B CN103572394 B CN 103572394B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cellulose
- microcrystalline cellulose
- mass
- add
- deionized water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
本发明公开了一种简便快速的纤维素纳米纤维的制备方法。首先采用化学试剂对微晶纤维素进行表面羧基化处理，使微晶纤维素的表面带上一定量的羧酸根离子；将羧基化的微晶纤维素的水悬浮液进行高速搅拌后，即得具有高长径比的纤维素纳米纤维。本发明方法适用于从各种天然植物制备的纤维素原浆的羧基化和纳米化过程，易于大规模推广，且本发明方法中所用试剂都是常见试剂，价格便宜，且制备过程简便快速，所得纤维素纳米纤维具有超高长径比，解决了目前纤维素纳米纤维制备过程复杂、成本高等问题。
Description
技术领域
本发明属于纤维素纳米材料制备技术领域，特别涉及一种以从天然纤维植物提取的微晶纤维素为原料来制备高长径比的纤维素纳米纤维的方法。
背景技术
为了应对当今世界能源、资源和环境等问题，发展绿色、环保、可再生和可降解的材料已成为热点话题。纤维素可从天然植物提取而得，是地球上最丰富的天然高分子，具有可再生、可生物降解和生物相容等优点。采用不同的提取方法，可以得到不同形貌的纤维素，主要有微晶纤维素、纤维素微纤、纤维素纳米晶等。尤其重要的是纤维素纳米晶，其直径约几到十几纳米，长度约几十到几百纳米甚至几微米，是一种具有一定长径比(长纤、针状或棒状)的高强度(理论值250Gpa)和低密度的纳米材料，其有望在医用、生物、食品等领域得到广泛应用，尤其是其作为增强材料来制备可高强度低密度的复合材料也有很大的前景。
目前，制备纤维素纳米晶的方法大多是采用硫酸、盐酸或氢溴酸来水解，而这种方法多大得到的是棒状或针状的，且产率不高。虽然，通过TEMPO试剂可以制备长纤状的纤维素纳米晶即纤维素纳米纤维，但是TEMPO试剂比较昂贵，制备过程较复杂苛刻，工业化生产成本高。因此，开发简便快捷、低成本、高产率的纤维素纳米纤维的制备方法将是一个丞待解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的是为了得到高长径比的纤维素纳米纤维，解决制备过程复杂、成本高等问题而提供一种简便快速的纤维素纳米纤维的制备方法。
本发明方法的思路：首先采用化学试剂对微晶纤维素进行表面羧基化处理，使微晶纤维素的表面带上一定量的羧酸根离子；将羧基化的微晶纤维素的水悬浮液进行高速搅拌后，即得具有高长径比的纤维素纳米纤维。
具体步骤为：
(1)将2～4质量份的微晶纤维素加去离子水搅拌分散后抽滤干并称湿重，得出吸水重量记为m。
(2)将1质量份的氢氧化钠和9-m质量份的去离子水加入到三口烧瓶中，待氢氧化钠完全溶解后，在超声分散作用下加入无水乙醇，使之混合均匀制得淡蓝色溶液，所述无水乙醇的加入量满足要求：微晶纤维素与无水乙醇的质量体积比为1克:50毫升。
(3)在步骤(2)制得的淡蓝色溶液中加入步骤(1)抽滤干的微晶纤维素，搅拌均匀后于30℃下碱化30分钟，然后加入与氢氧化钠等质量的氯乙酸，于70℃下反应3小时，反应结束后采用多次抽滤/分散/水洗的方法除去可能溶解的羧甲基纤维素钠，即得羧基化的微晶纤维素滤饼。
(4)将步骤(3)制得的羧基化的微晶纤维素滤饼加入到一定量的去离子水中配成质量百分比浓度为0.25～2％的纤维素分散液，并调节pH值至10～11，浸泡4～12小时后以28000转/分钟的转速高速搅拌5～10分钟，然后将所得的粘稠液加去离子水稀释至纤维素质量百分比浓度为0.24～0.26％，再于12000转/分钟的转速下离心5分钟后除去下层的未剥离的长纤维，上层液即为纤维素纳米纤维的水分散体系。
所述微晶纤维素是从天然植物提取而得的纤维素原浆，其主要成分为纤维素，具有较高的结晶度，是一种直径为10～20微米而长度在毫米级的纤维状材料。
所述化学试剂及原料的纯度均为分析纯及以上纯度。
本发明方法的优点：
(1)本发明方法适用于从各种天然植物制备的纤维素原浆的羧基化和纳米化过程，易于大规模推广。
(2)本发明方法中所用试剂都是常见试剂，价格便宜，且制备过程简便快速，所得纤维素纳米纤维具有超高长径比，解决了目前纤维素纳米纤维制备过程复杂、成本高等问题。
附图说明
图1为本发明实施例制备的剑麻纤维素纳米纤维的X-ray衍射图。
图2为本发明实施例制备的剑麻纤维素纳米纤维的透射电子显微镜照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步描述，但本发明不局限于以下实施例，以下实施例中所使用的化学试剂和原料均为分析纯。
实施例:
(1)将7克剑麻微晶纤维素加去离子水搅拌分散后抽滤干并称湿重，得出吸水重量记为m。
(2)将3.5克氢氧化钠和(31.5-m)克去离子水加入到三口烧瓶中，待氢氧化钠完全溶解后，在超声分散作用下加入350毫升无水乙醇，使之混合均匀制得淡蓝色溶液。
(3)在步骤(2)制得的淡蓝色溶液中加入步骤(1)抽滤干的剑麻微晶纤维素，搅拌均匀后于30℃下碱化30分钟，然后加入3.5克氯乙酸，于70℃下反应3小时，反应结束后采用多次抽滤/分散/水洗的方法除去可能溶解的羧甲基纤维素钠，即得羧基化的微晶纤维素滤饼。
(4)将步骤(3)制得的羧基化的微晶纤维素滤饼加入到250毫升去离子水中配制纤维素分散液，并调节pH值至10.5，浸泡12小时后以28000转/分钟的转速高速搅拌6分钟，然后将所得的粘稠液加去离子水稀释至400毫升，再于12000转/分钟的转速下离心5分钟后除去下层的未剥离的长纤维，上层液即为剑麻纤维素纳米纤维的水分散体系。
采用X-ray衍射分析可知本实施例所制备的剑麻纤维素纳米纤维的晶型结构与剑麻微晶纤维素的保持一致，为纤维素Ⅰ(见附图1)，也就是在羧甲基化处理过程和高速搅拌过程中并没有改变纤维素的晶型结构；而透射电子显微镜测试结果表明所制备的剑麻纤维素纳米纤维的直径约几纳米，长度约几百甚至上千纳米，是一种具有高长径比的纳米纤维材料(见附图2)。
Claims (1)
1.一种简便快速的纤维素纳米纤维的制备方法，其特征在于具体步骤为：
(1)将2~4质量份的微晶纤维素加去离子水搅拌分散后抽滤干并称湿重，得出吸水重量记为m；
(2)将1质量份的氢氧化钠和9-m质量份的去离子水加入到三口烧瓶中，待氢氧化钠完全溶解后，在超声分散作用下加入无水乙醇，使之混合均匀制得淡蓝色溶液，所述无水乙醇的加入量满足要求：微晶纤维素与无水乙醇的质量体积比为1克:50毫升；
(3)在步骤(2)制得的淡蓝色溶液中加入步骤(1)抽滤干的微晶纤维素，搅拌均匀后于30℃下碱化30分钟，然后加入与氢氧化钠等质量的氯乙酸，于70℃下反应3小时，反应结束后采用多次抽滤/分散/水洗的方法除去可能溶解的羧甲基纤维素钠，即得羧基化的微晶纤维素滤饼；
(4)将步骤(3)制得的羧基化的微晶纤维素滤饼加入到一定量的去离子水中配成质量百分比浓度为0.25~2%的纤维素分散液，并调节pH值至10~11，浸泡4~12小时后以28000转/分钟的转速高速搅拌5~10分钟，然后将所得的粘稠液加去离子水稀释至纤维素质量百分比浓度为0.24~0.26%，再于12000转/分钟的转速下离心5分钟后除去下层的未剥离的长纤维，上层液即为纤维素纳米纤维的水分散体系；
所述微晶纤维素是从天然植物提取而得的纤维素原浆，其主要成分为纤维素，具有较高的结晶度，是一种直径为10~20微米而长度在毫米级的纤维状材料；
所述化学试剂及原料的纯度均为分析纯及以上纯度。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310600943.3A CN103572394B (zh) | 2013-11-25 | 2013-11-25 | 一种简便快速的纤维素纳米纤维的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310600943.3A CN103572394B (zh) | 2013-11-25 | 2013-11-25 | 一种简便快速的纤维素纳米纤维的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103572394A CN103572394A (zh) | 2014-02-12 |
| CN103572394B true CN103572394B (zh) | 2015-10-28 |
Family
ID=50045077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310600943.3A Active CN103572394B (zh) | 2013-11-25 | 2013-11-25 | 一种简便快速的纤维素纳米纤维的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103572394B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104311840A (zh) * | 2014-10-14 | 2015-01-28 | 广西大学 | 一种水性条件下制备羧基化改性纤维素气凝胶的方法 |
| CN104892772B (zh) * | 2015-05-13 | 2017-04-26 | 浙江农林大学 | 以禾本科植物为原料生产纳米纤维的方法 |
| CN104877033B (zh) * | 2015-06-03 | 2018-07-06 | 西南大学 | 一种羧甲基改性纳米纤维素的制备方法 |
| CN105601756A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-05-25 | 华南理工大学 | 一种乙酰化改性制备纳米纤维素的方法 |
| SE540103C2 (en) | 2016-07-11 | 2018-03-27 | Stora Enso Oyj | Method of manufacturing intermediate product for conversioninto microfibrillated cellulose |
| CN106279441A (zh) * | 2016-09-11 | 2017-01-04 | 桂林理工大学 | 一种羧基化改性的纤维素纳米晶须的制备方法 |
| ES2930142T3 (es) * | 2017-12-07 | 2022-12-07 | Jujo Paper Co Ltd | Método para la fabricación de nanofibra de celulosa caboximetilada |
| CN113307888A (zh) * | 2021-06-10 | 2021-08-27 | 齐鲁工业大学 | 一种羧基纳米纤维素及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101768220A (zh) * | 2009-11-27 | 2010-07-07 | 北京理工大学 | 用落地棉制备羧甲基纤维素的方法 |
| CN102675475A (zh) * | 2012-05-24 | 2012-09-19 | 东华大学 | 一种麻纤维羧基化纤维素纳米晶体的制备方法 |
| CN102978984A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-03-20 | 中山大学 | 一种表面改性的球磨细化植物纤维的制备方法 |
| CN103172754A (zh) * | 2013-04-07 | 2013-06-26 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种利用离子液体制备羧甲基纤维素的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101694019B (zh) * | 2009-09-30 | 2011-08-10 | 上海里奥纤维企业发展有限公司 | 溶剂法高湿模量竹纤维及其制备方法 |
-
2013
- 2013-11-25 CN CN201310600943.3A patent/CN103572394B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101768220A (zh) * | 2009-11-27 | 2010-07-07 | 北京理工大学 | 用落地棉制备羧甲基纤维素的方法 |
| CN102675475A (zh) * | 2012-05-24 | 2012-09-19 | 东华大学 | 一种麻纤维羧基化纤维素纳米晶体的制备方法 |
| CN102978984A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-03-20 | 中山大学 | 一种表面改性的球磨细化植物纤维的制备方法 |
| CN103172754A (zh) * | 2013-04-07 | 2013-06-26 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种利用离子液体制备羧甲基纤维素的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103572394A (zh) | 2014-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103572394B (zh) | 一种简便快速的纤维素纳米纤维的制备方法 | |
| CN105777913B (zh) | 一种高效的纤维素纳米晶制备方法 | |
| CN103061174B (zh) | 一种强酸预处理辅助制备纤维素纳米纤丝的方法 | |
| CN103866487B (zh) | 一种纳米微晶纤维素/壳聚糖/聚乙烯醇复合纳米膜的制备方法 | |
| CN103074695B (zh) | 抗菌、消毒纳米竹炭纤维的制造方法 | |
| CN103387685A (zh) | 一种纤维素纳米纤维/聚乙烯醇复合膜的制备方法 | |
| CN103882624B (zh) | 抗水性纳米微晶纤维素/聚乙烯醇/聚丙烯酸/二氧化硅复合纳米纤维膜的制备方法 | |
| CN102433786A (zh) | 一种机械力化学法制备微纳米纤维素的方法 | |
| CN102911274A (zh) | 一种利用毛竹化学制备纳米微晶纤维素的方法 | |
| CN102814502A (zh) | 一种半纤维素为稳定剂的银纳米粒子的制备方法 | |
| CN102911273B (zh) | 一种羧基化纤维素纳米球的制备方法 | |
| CN102817276A (zh) | 一种利用回收的废纸制备纤维素纳米纤丝薄膜的方法 | |
| CN105544004B (zh) | 一种离子液体介质中复合纤维的制备方法 | |
| CN105601756A (zh) | 一种乙酰化改性制备纳米纤维素的方法 | |
| CN103450494B (zh) | 一种应用水溶液析出的纳米纤维素薄膜的制备方法 | |
| CN109868667B (zh) | 一种含木质素纳米纤维素纤丝的制备方法 | |
| CN103031770B (zh) | 一种利用废弃桑皮制备纳米纤维素晶须的方法 | |
| CN102585017B (zh) | 一种纳米级加拿大一枝黄花微晶纤维素的制备方法 | |
| CN104894869A (zh) | 一种碳纤维增强体的快速制备方法 | |
| CN104072787A (zh) | 一种制备高浓度纳米纤维素胶体的方法 | |
| CN109336986B (zh) | 利用木薯渣制备纳晶纤维素的方法 | |
| CN106480129A (zh) | 一种纳米纤维素的制备方法 | |
| CN108976303B (zh) | 一种固体酸催化砂磨制备纤维素纳米微晶的方法 | |
| CN114671958B (zh) | 一种高取代度的二醛纳米纤维素及其制备方法 | |
| CN113622051B (zh) | 一种高长径比高半纤维素含量的竹综纤维素纳米纤维的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20151222 Address after: Henggang street Longgang District of Shenzhen City, Guangdong province 518115 Ji Rong Lu No. 18 building 301 A Patentee after: Shenzhen YOUPU pharmaceutical Limited by Share Ltd Address before: 541004 the Guangxi Zhuang Autonomous Region Guilin Construction Road No. 12 Patentee before: Guilin University of Technology |