[发明专利]一种经干燥后易再分散的纤维素晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种经干燥后易再分散的纤维素晶体的制备方法。

背景技术

 纤维素是自然界中存在的来源最广泛的可再生天然高分子，它由向列有序的结晶区和无序的无定型区组成。纤维素经过酸水解、酶水解、机械处理后，无定型区大量降解，可制得微米尺寸以及纳米的纤维素晶体材料。

纤维素晶体材料，包括微米纤维素晶体和纳米纤维素晶体，其中：

微米纤维素晶体包括微米晶体纤维素（Microcrystalline cellulose，MCC）和微纤化纤维素（Microfibrillated cellulose ，MFC）。其中， MCC 主要由酸水解制得， MFC主要为机械处理制得。纳米纤维素可分为纳米晶体纤维素（Nano crystalline Cellulose ，NCC）、纳米纤维素晶须（Nano crystalline whisker ，NCW）、纤维素纳米纤维（Nanofibrillated cellulose ，NFC）。 NFC主要由机械处理结合酸水解制得。NCC、NCW 主要由酶处理、酸水解制得。不同原料制得不同长度和宽度的纳米晶体纤维素。

纤维素晶体具有巨大的比表面积、良好的力学、独特的光学性能，而且具有纤维素的晶型和性质，使其具有广泛的用途，可用于药物载体、纳米增强剂、涂料增稠剂、分散剂、药物赋形剂、膜滤器等，在医学、精细化工、制备新型材料等方面有着广泛的应用。由于纤维素晶体表面羟基丰富，链之间存在大量分子间和分子内氢键，在干燥过程中，纤维素晶体分子间和分子内会脱水形成氢键导致“硬团聚”，即使用超声处理仍不易再分散于水相体系中，这大大限制了纤维素晶体的运输与后续应用。

近年来，国内外纳米纤维素晶体研究者对改善纤维素晶体素的再分散性开展了大量的研究工作，研究成果表明包括纳米纤维素晶体在内的纤维素晶体通过各种不同方法可以得到具有再分性的纤维素晶体，并在下述文献中予以报道：

1、蒋玲玲、陈小泉发表在“纤维素科学与技术 ”2008年第16卷第2期《纳米纤维素晶体的研究现状》一文中报道：目前改善纳米纤维素晶体的再分散性主要通过两种方法，即加入表面活性剂和化学接枝的方法。

文献中的不足之处：没有提供有关选用哪一类表面活性剂和加入表面活性的具体方法。

2、中国发明专利说明书公开（公告）号102245815A，公开（公告）日2011-11-16《可再分散的经干燥的纳米晶体纤维素》，披露了通过用氢氧化物（MOH）水溶液滴定或者借助M⁺形式的阳离子交换树脂将H-NCC的质子交换为中性单价阳离子(M⁺)，随后将得到的悬浮液冷冻干燥，使得能够制备可再分散于水中的纳米纤维素晶体（NCC）。

其不足之处：采用冷冻干燥NCC，耗能较高。

3、中国发明专利说明书（公告）号102257191A，公开（公告）日2011-11-23《控制经干燥的纳米晶体纤维素在不同pH值和离子强度下的溶液中的可分散性和屏障性质的方法》，披露了过控制溶液的pH值和离子强度来控制经干燥的NCC的可分散性、阻滞性和屏障性质的方法，即具有至少5mM的离子强度的水性液体电解质环境的体系，所述环境包含基本上是由单价阳离子组成的阳离子，其容纳于含有H-NCC膜的屏障中，该膜中至少一部分的H⁺质子而不是H⁺的单价阳离子代替，所述屏障可分散于水中，但是不可分散于所述液体环境中。

其不足之处：工艺较复杂，冷冻干燥NCC，耗能较高。

  4、中国发明专利说明书（公开）号386763A，（公开）日2002-12-25《一种表面改性的纳米纤维素晶体及其制法》，公开了纳米纤维素晶体的外层经羧甲基化改性，然后进行干燥处理得到能均匀分散在水中的粉状纳米纤维素晶体的方法。

    其不足之处：没有描述哪一种干燥机用于干燥处理羧甲基化改性的纳米纤维素晶体。

为解决纤维素晶体的再分散性，亟待研究开发一种经干燥后易再分散的纤维素晶体产品，其制备方法是高分子和造纸工程技术人员开发研究的课题之一。

发明内容

本发明的目的，旨在提供一种经干燥后易再分散的纤维素晶体的制备方法，该方法采用喷雾干燥机或流化床干燥机对含非离子表面活性剂的纤维素晶体悬浮液物料进行干燥处理，干燥后得到的纤维素晶体固体能快速分散于水相体系中，再分散后能获得与原纤维素晶体悬浮液相似的粒径分布，并能保持纤维素晶体原有的性质，从而解决了现有技术中纤维素晶体存在的运输和后续应用的问题。