[发明专利]一种可在高盐环境中稳定分散的纳米纤维素及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可在高盐溶液中稳定分散的纳米纤维素及其制备方法，该方法先将一氯乙酸钠与纤维素溶液混合后在水浴中浸渍，得到纤维素复合溶液；再将氢氧化钠加入纤维素复合溶液中混合后均质处理，得到可在NaCl/Na₂SO₄/MgCl₂/CaCl₂复合溶液中稳定分散的纳米纤维素。采用本发明，以纤维素溶液和一氯乙酸钠为原料，在水浴中浸渍反应，随后均质得到纳米纤维素，反应过程比较快，工艺简单，易于操作，尤其适合工业化生产。纤维素为生物聚合物，来源广泛，一氯乙酸钠广泛用于合成制药，安全可靠，所得的纳米纤维素成本低廉且对人体无害，分散性能优异，尤其适合做高盐溶液悬浮液材料。

技术领域

本发明涉及一种可在高盐环境中稳定分散的纳米纤维素及其制备方法，属于纳米纤维素制备技术领域，具体为一种可稳定分散在高盐体系下的纳米纤维素及其制备方法。

背景技术

纤维素是一种从植物中提取出来的天然高分子原料，其广泛应用于各种形式的可再生生物质材料中。而纤维素作为一种原料，可以通过剪切和均质处理得到纳米纤维素材料。纳米纤维素材料是指直径在纳米级别的纤维素材料，其具有高比表面积、良好的亲水性、生物可降解性等优良特性。其中较为主要的特点是在水中具有稳定的分散性。近年来，纳米纤维素溶液被广泛应用于各个领域，如水凝胶、气凝胶、生物医药、光电材料、纳米复合材料等。尽管纳米纤维素的各项性能都非常优异，但普通的纳米纤维素却很难在浓度较高的离子溶液中稳定分散。因此，在某些工业化较为完善的体系下，普通纳米纤维素溶液无法发挥其作用。

纳米纤维素材料本身亲水憎油，目前可以通过TEMPO氧化体系制备纳米纤维素。然而通过实验发现，TEMPO氧化体系的纳米纤维素虽然可以达到稳定分散的要求，但是对其的羧化程度要求较高，并且TEMPO制备体系的价格非常昂贵。因此，这种体系无法在工业领域中广泛使用。

纳米纤维素具有无污染、可降解等特点，不会对生态环境造成危害，保证了使用者的身体健康和环境的可持续发展。以纤维素为主要原料来制备可在高盐溶液中稳定分散的材料是目前纳米纤维素溶液研究领域的一个趋势，进而可以得到稳定分散的纳米纤维素，但目前可在高盐溶液中稳定分散的纳米纤维素还比较缺乏。

发明内容

本发明的目的是提供方法简单易行，成本低廉且环保，对人体无毒害，得到的纳米纤维素分散性能优异的一种可在高盐溶液中稳定分散的纳米纤维素及其制备方法。

本发明采取的技术方案是：一种可在高盐溶液中稳定分散的纳米纤维素及其制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

（1）将一氯乙酸钠与纤维素溶液混合后在水浴中浸渍，得到纤维素复合溶液；

（2）将氢氧化钠加入纤维素复合溶液中混合后均质处理，得到可在NaCl/Na₂SO₄/MgCl₂/CaCl₂复合溶液中稳定分散的纳米纤维素。

所述的一种可在高盐溶液中稳定分散的纳米纤维素及其制备方法，其特征在于步骤（1）中纤维素溶液的质量浓度为0.1%~1.0%，一氯乙酸钠的质量为0.5g~10.0g。

所述的一种可在高盐溶液中稳定分散的纳米纤维素及其制备方法，其特征在于步骤（2）中氢氧化钠与纤维素复合溶液的质量比为1.25∶1。

所述的一种可在高盐溶液中稳定分散的纳米纤维素及其制备方法，其特征在于步骤（1）中纤维素溶液的制备是将纤维素1.0g~10.0g加入到去离子水100.0g~2000.0g中，在高速剪切机的以8000 转/分钟~12000 转/分钟的速度处理，得到质量浓度为0.1%~1.0%的纤维素溶液。

所述的一种可在高盐溶液中稳定分散的纳米纤维素及其制备方法，其特征在于步骤（1）中一氯乙酸钠和纤维素溶液在50~60℃的水浴中浸渍3~5个小时。