[发明专利]一种纤维素复合微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维素材料类吸附剂，具体来说涉及一种纤维素复合微球及其制备方法和用途，属于高分子化学领域。

背景技术

纤维素是最丰富的天然可再生资源，根据科学家的估计，每年通过生物合成的可再生纤维素达1000亿吨以上。由于纤维素具有价廉、可降解及不污染生态环境等优点，因此，在环境污染问题日益加剧的今天，世界各国更加重视纤维素这一天然高分子材料的性能研究和开发。

纤维素是多糖领域内最均一和最简单的聚合物之一，它是由D-脱水吡喃葡萄糖苷(AGU)组成，彼此以(1-4)糖苷键连接而成，大分子链上有许多羟基，具有较强的反应性能和相互作用性能，因此是较为理想的载体材料和吸附材料。纤维素载体和吸附材料的研究始于上世纪50年代，目前已有多种商品化的纤维素商品。然而，目前商品化的纤维素产品主要是以纤维素铜氨溶液、纤维素镉乙二胺溶液、纤维素酒石酸铁溶液、纤维素NMMO溶液或黏胶液为溶剂制备。这些溶剂都是有毒有害或者易燃易爆，生产过程中产生大量的废水、废气、废料，对环境造成很大的污染，所得产品大多为粉末状或颗粒状，吸附量低，耐压性能差，这些缺点极大限制了其应用范围。同时，受限于纤维素的自身特性，这些纤维素商品对金属离子和亲水性物质表现出较高的吸附特性，但是对于疏水性物质吸附能力较弱，而且，单一的表面官能团也不利于产品的进一步修饰和改性。这些缺点极大的限制了纤维素商品的应用范围。

中国专利1660129A公开了一种环糊精-纤维素尿酸吸附剂的制备方法，这种环糊精-纤维素尿酸吸附剂是将纤维素溶于NaOH水溶液，在碱溶液中加入交联剂，在30～60℃进行2～10小时聚合，然后加入环糊精继续聚合2～6小时，然后干燥，粉碎得到。该方法所制备的环糊精-纤维素尿酸吸附剂比表面积、吸附能力及机械性能均有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一类比表面积大、吸附能力强、制备方法简单的纤维素复合微球以及该纤维素微球的制备方法和用途。

本发明的目的是这样实现的：提供一种纤维素复合微球，所述纤维素复合微球以纤维素为基材，以环糊精、壳聚糖或海藻酸钠作为复合材料，以碱和尿素水溶液或者碱和硫脲的水溶液为溶剂，制备纤维素/复合材料的混合溶液，然后通过溶胶相到凝胶相转变和交联剂交联制备得到。整个制备工艺简单，生产无毒化，产品后处理容易，对环境无污染。所得纤维素复合微球粒径为1～1200um，比表面积为100～500m²/g，孔径为200～900nm。所述溶胶相到凝胶相转变过程是将纤维素复合溶液分散于乳化剂或复合乳化剂的有机溶剂中，200～1200r/min搅拌至滴液分散均匀后，在相同搅拌速度下常温固化1～8h成形。所述交联剂为戊二醛、乙二醇二缩水甘油醚或环氧氯丙烷。

本发明还提供了一种上述纤维素复合微球的制备方法，包括以下步骤：

1)纤维素/复合材料溶液的制备：配制碱和尿素的水溶液或者碱和硫脲的水溶液，冷冻至-12℃～-5℃，然后加入纤维素和复合材料，搅拌溶解后，离心脱泡和除杂，得到纤维素复合溶液，所述复合材料为，环糊精、壳聚糖或海藻酸钠；

2)纤维素复合微球的制备：将纤维素复合溶液分散于乳化剂或复合乳化剂的有机溶剂中，200～1200r/min搅拌至滴液分散均匀后，在相同搅拌速度下常温固化1～8h成形，加热至40～80℃，加入交联剂反应2～8h，加入稀酸至溶液体系为酸性(pH＜5)，使纤维素复合材料再生成微球，静置分层，上层为有机相，下层为水相，倒出上层有机相，过滤干燥后，即得到纤维素复合微球。

所述有机溶剂为正己烷，石油醚，或液体石蜡，或者它们中的两种或两种以上的混合有机溶剂，有机溶剂体积为纤维素溶液的2～10倍。

所述乳化剂为斯潘系列乳化剂，如斯潘60，斯潘85，或者吐温系列乳化剂，如吐温80，吐温85，或者它们中的两种或者两种以上组成的混合乳化剂。

所述交联剂为戊二醛、乙二醇二缩水甘油醚或环氧氯丙烷。

将得到的纤维素复合微球用水或者乙醇洗涤，得到纯净的纤维素复合微球，冷冻干燥或者烘干后得到纤维素复合颗粒。

所述纤维素复合微球应用于蛋白质、酶、核酸、多糖生物大分子的分离和纯化，以及水、油、重金属离子、染料和香精香料的吸附。