[发明专利]一种清洁高效的纤维素丝（CF）及其制备方法

说明书

本发明公开了的一种清洁高效的纤维素纤丝及其制备方法，其制备过程包括碱尿素溶液的配制及纸浆基材的制备和溶液浸泡及机械进一步加工。所述纤维素纤丝制备方法制备出的纤维素纤丝长径比高，结构均匀，利于改性应用，而且制备浓度高，本发明纤维素纤丝制备方法在实际操作过程中碱‑尿素溶剂可循环使用。

技术领域

本发明属于纤维素丝制备技术领域，涉及一种纤维素丝及其制备方法，尤其涉及一种清洁高效的纤维素丝的制备方法。

背景技术

纤维素丝CF是一种从纸浆中提取的纤维，是一种特殊的新型纤维材料，外观为丝状纤维，长度在100μm-1mm之间，直径为几百纳米到3微米之间，具有较大的长宽比和出色的机械性能。

目前已报道多种纤维素纤丝的制备方法,主要包括：通过酶处理，化学预处理(TEMPO氧化，阳离子化等)等将纤维润胀,而后经高压均质机均质、微射流剪切得到纳米纤维素纤丝。纤维素纤丝出色的物理化学特性使其能够应用于众多领域,因此在国内外近年来大量有关纤维素纤丝制备和应用被报道，然而,巨大的能量消耗、较高的分离成本依然是制约和困扰纤维素纤丝产业化应用的首要问题。目前,酶辅助机械法、化学预处理改性法应用于纤维素纤丝的制备,但是依然在制备能耗和降低成本方面无重大突破,例如,生物酶/机械法制备纤维素纤丝中酶虽能在一定程度上促进纤维的分丝帚化,但并不能将植物纤维内部的微细纤维间的氢键结合得到润胀,仍需要依靠巨大的机械能量才能分离出纤维素纤丝,且制备浓度较低(小于2％),纤维尺寸不均匀；TEMPO/NaBr/NaCI0氧化体系能够选择性氧化纤维素的6位羟基,并能使纤维得到充分的润胀,能得到尺寸均一的纤维素纤丝,但其成本较高,且TEMPO氧化剂毒性、腐蚀性较强,具有强烈的刺激性,因此其并不能成为一种理想、绿色的纤维素纳米纤维的制备手段。

因此探索和研究一种清洁、高效的纤维素纤丝的制备方法及工艺对促进纤维素纤丝的产业化生产具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处，而提供一种清洁、高效的纤维素纤丝的制备方法。该方法工艺简单，易于实施操作，并且清洁高效，解决了现有技术存在的缺陷。

为实现本发明的目的，所采用的技术方案为：

一种清洁高效的纤维素丝(CF)的制备方法，

(1)将纸浆原料利用碱-尿素溶液进行低温预处理；

(2)然后进行机械研磨；

(3)进行抽滤获得均匀的纤维素丝；

(4)回收碱-尿素溶液。

(5)将纸浆原料利用碱-尿素溶液进行低温预处理；

(6)然后进行机械研磨；

(7)进行抽滤获得均匀的纤维素丝；

(8)回收碱-尿素溶液。

具体的：

所述纸浆原料为针叶木浆、阔叶木浆或混合浆中的一种。控制浆浓度为2％ (w/v)～20％(w/v)，所述浓度优选的条件为5％(w/v)～15％(w/v)；

所述碱-尿素溶液中的碱为碱性氢氧化物质，优选氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂，将碱与尿素混合。碱的质量百分比为2～30wt％，其中氢氧化钠优选浓度为5-10wt％、氢氧化钾浓度优选为2-20wt％、氢氧化锂浓度优选3-15wt％，尿素质量百分比为2-45wt％；

所述低温预处理为将碱-尿素溶液在可控温冷藏室内冷藏1h，温度控制在 0℃～-30℃。然后将纸浆放入预冷的溶液中，在室温下搅拌5min～10min，最后将混合后的溶液放入冷藏室1h～4h。