[发明专利]一种表面疏水改性的纤维素微纳米晶的制备方法

说明书

本发明公开了一种表面疏水改性的纤维素微纳米晶的制备方法，其制备方法如下：向纤维素粉中加入磷酸，水浴加热同时进行机械搅拌，反应结束后加入水使纤维素析出，离心去酸得到沉淀后加水，得到纤维素微纳米晶悬浮液；取上述制备的微纳米晶悬浮液与无水乙醇配置混合液，超声后加硬脂酸继续超声，得到的混合液在磁力搅拌器中78℃磁力搅拌，待混合液冷却后用无水乙醇离心，去除上清液，将沉淀物干燥，得到疏水改性的纤维素微纳米晶，该方法制备的纤维素微纳米晶得率高，经硬脂酸表面疏水改性后疏水性提高，可加入到淀粉膜等疏水性差的可降解生物材料，提高疏水性，用于绿色包装材料中。

技术领域

本发明涉及纤维素微纳米晶领域，具体涉及一种表面疏水改性的纤维素微纳米晶的制备方法。

背景技术

纤维素是自然界中分布最广、含量最多、由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及大多数有机溶剂。除来源于木材、棉花、草类等植物外，某些藻类、菌类、壳鞘类动物和细菌也可以合成纤维素，其占植物界碳含量的50%以上。纤维素因其无毒无害、可生物降解、相容性好、价格低廉可再生等优点，现已普遍用于食品、医药、建筑、造纸、电子、印刷、日化等多个方面，但因其分子间和分子内有大量氢键，具有很高的聚集态结构和高的结晶度，限制其发展。

纤维素微纳米晶是从天然纤维中分离出来，既有微米尺度也有纳米尺度的纤维素结晶体，相对于纤维素来说，其不具纤维性而流动性很好，在羧甲基化、酯化，乙酰化过程中具有高的反应性能；因其低聚合度和较好的比表面积等优异性能，可取代玻璃纤维等人造纤维做一些绿色生物基材料的增强相。

目前纤维素微纳米晶的制备主要是化学法和机械法。化学法常常采用硫酸，盐酸等强酸，对纤维素结构破坏大，制备的纤维素微纳米晶得率低，且废液对环境造成污染；机械法虽得率高，但能耗比较大，制备成本高；若采用化学和机械力结合的制备方法，可制备出高得率的纤维素微纳米晶，且整个制备过程中能耗小，污染少。

硬脂酸是一种水溶性酸，其分子一端为亲水性羧基，另一端为亲油性长链烃基，是一种低表面能的物质。硬脂酸中大量的-COOH可和纳米纤维素中的-OH发生脱水缩合反应，并且在纳米纤维素表面引入了疏水基团-CH₃，从而减弱纤维素微纳米晶的表面极性，使其可以更好的分散到非极性溶剂和聚合物中，从而增强一些疏水性能差的生物基材料的疏水性。

在纤维素微纳米晶的制备中，经多次离心洗涤去掉磷酸，硬脂酸采用的是可作为食品添加剂的一级硬脂酸，最终经表面改性的纤维素微纳米晶安全无毒，可用于食品级的包装材料中。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种表面疏水改性的纤维素微纳米晶的制备方法。该方法的得率高，所得表面疏水改性的纤维素微纳米晶无毒无害，可加到淀粉基等疏水性差的生物质基材料中，提高其疏水性，制备出性能优异的生物质基包装材料。

本发明纤维素微纳米晶的制备过程中，选用的纤维素原料是纤维素粉，选购于阿拉丁试剂公司，选用的酸为磷酸，磷酸是一种常见的无机酸，是中强酸，较常用的浓硫酸，酸性小，对纤维素原料破坏小；本发明表面疏水改性的纤维素微纳米晶的制备方法中，选用硬脂酸做表面改性剂，选用的硬脂酸是一级硬脂酸，可用于食品，化妆品加工中，绿色环保，选用无水乙醇做溶剂。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种表面疏水改性的纤维素微纳米晶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将纤维素粉分散在磷酸溶液中进行水浴加热反应；

（2）向步骤（1）所得反应液中加入水将纤维素析出，反复离心洗涤得到沉淀，将沉淀加水稀释，得到纤维素微纳米晶悬浮液；

（3）取所述纤维素微纳米晶悬浮液加入无水乙醇，超声后加入硬脂酸，继续超声，然后搅拌反应，冷却后离心得到沉淀，将沉淀干燥，即得到表面疏水改性的纤维素微纳米晶。