[发明专利]一种II型纳米晶体纤维素酯及其制备工艺及用途

摘要

本发明是一种II型纳米晶体纤维素酯及其制备工艺及用途。本发明所述制备工艺包括如下步骤：第一步、秸秆预处理；第二步、II型微米晶体纤维素的制备；第三步、II型纳米纤维素酯的生成。一种II型纳米晶体纤维素酯的用途是作为固体颗粒乳化剂进行使用。本发明的制备工艺克服了棒状的I型纳米晶体纤维素因极性强而难以用作乳化剂且改性困难这一技术存在的问题，采用氢氧化钾/尿素溶剂破坏I型纤维素晶体结构，转变成准球形的II型纤维素晶体后进行疏水改性；II型纳米晶体纤维素酯用作乳化剂，具有用量小，稳定性高，无毒无害，兼容性好的优势。

主权项

1.一种II型纳米晶体纤维素酯的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：第一步、秸秆预处理烘干：秸秆去除根及穗部后洗净，放入烘箱50℃下烘干至恒重；粉碎：然后切成5～7cm小段，接着用粉碎机粉碎，粉碎至可通过80～120目筛，得到秸秆粉末；溶解和水浴：取秸秆粉末分散于去离子水，秸秆粉末和去离子水的料液比1：10～1：50；将装有分散在去离子水中的秸秆粉末的容器置于水浴锅，在85～95℃条件下，水浴1～2h，使秸秆粉末中的蜡质或水溶性色素溶于水，得到水浴后的秸秆粉末悬浮液；一次洗涤和干燥：将水浴后的秸秆粉末悬浮液，离心去掉上层水溶液，下层固体物用去离子水离心进行第一次洗涤，洗涤3‑4次，放入烘箱50℃下烘干至恒重，得到预处理后的秸秆粉末；第二步、II型微米晶体纤维素的制备双氧水处理：取第一步中得到的预处理后的秸秆粉末和浓度为0.6～1.5％且pH为3.8～4.0的双氧水，通过料液比1：10～1：50混合漂白预处理后的秸秆粉末，并去除木质素，通过超声手段来辅助反应，超声条件为：频率40‑80Hz，功率为150‑300W，温度为50‑80℃，时间为0.5‑2h，经漂白去除木质素后得到综纤维悬浮液；二次洗涤和干燥：将综纤维悬浮液离心去掉上清液所得固体用去离子水离心进行第二次洗涤，洗涤多次至上清液与去离子水pH达到一致后停止洗涤，然后在50℃烘箱烘干至恒重，得综纤维；氢氧化钠处理：取烘干后的综综纤维与浓度为5～10％氢氧化钠溶液按料液比1：10～1：50常温处理7‑10h，去除半纤维素，得到纤维素悬浮液；三次洗涤和干燥：将纤维素悬浮液离心去掉上清液所得固体用去离子水离心进行第三次洗涤，洗涤多次至上清液与去离子水pH达到一致为止，然后用95％乙醇洗涤2‑4次，然后在50℃烘箱烘干至恒重，得到纤维素；硫酸水解：将纤维素与浓度为6‑12％的硫酸溶液按料液比1:15～1:30混合后进行硫酸水解反应，在温度70～90℃的条件下，通过磁力搅拌加速硫酸水解反应，磁力搅拌转速500rpm，反应时间0.5～1.5h，得到I型微米晶体纤维素水解液；抽滤洗涤和真空干燥：对I型微米晶体纤维素水解液抽滤洗涤去除多余的硫酸，然后在60℃下真空干燥至恒重，得到I型微米晶体纤维素；氢氧化钾/尿素处理：然后用5～9％氢氧化钾/10～15％尿素溶液溶解I型微米晶体纤维素后，将溶解后的I型微米晶体纤维素置于温度为‑4‑0℃的冰箱内，贮藏1～10h，加入5～10倍去离子水终止反应，得到II型微米晶体纤维素溶液、氢氧化钾和尿素混合液；四次洗涤和干燥：将I型微米晶体纤维素、氢氧化钾和尿素混合液离心去掉上清液所得固体加去离子水进行第四次洗涤，离心洗涤多次至pH恒定，再在50‑70℃真空干燥至恒重，得到II型微米晶体纤维素；第三步、II型纳米纤维素酯的生成酯化反应：冰醋酸作为反应介质，用表面基团和真空干燥后的II型微米晶体纤维素按照8：1～1：1的质量比添加到反应介质中，用0.4～1.0％硫酸作催化剂；超声辅助反应15～30min，然后40～60℃磁力搅拌转速500～1000rpm，时间1～3h，加10倍去离子水终止反应；得中间产物悬浮液；所述超声条件是：频率为40～80Hz；功率为200～400W；温度为室温；五次洗涤；用去离子水离心洗涤数3‑5次；均质处理：将洗涤后的中间产物悬浮液用去离子水配置成浓度为0.1‑1.0％的悬浮液，用高压均质机在1000bar的均质压力下均质7‑12次，高压均质过程使用15℃的循环冷凝水冷却，得到II型纳米晶体纤维素酯和酸的混合溶液；透析：经高压均质后的样品，用透析袋透析，所述透析袋的截留分子量为8000‑14000，透析可除去多余的硫酸，并用聚乙二醇20000浓缩到2～3％浓度，得到II型纳米晶体纤维素酯溶液。