專利名稱：一種麻纖維羧基化纖維素納米晶體的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種麻纖維羧基化纖維素納米晶體的制備方法，屬于納米功能材料技術領域。
背景技術：
纖維素納米晶體(Cellulose Nanowhiskers)是一種從天然纖維素纖維中分離出來的直徑在I IOOnm之間的具有顆粒狀、棒狀(針狀)或絲狀結構的納米材料。因其具有可再生、高強度、高彈性模量、高比表面積、低成本、可生物降解、納米級精細尺度等優點而受到了廣泛的關注。專利CN1334273A公開了一種采用強酸法制備納米微晶纖維素及制法，由于使用大量的強酸，對環境污染嚴重、對設備要求較高，而且產量相對較低。專利CN101851801A公開了一種超聲結合高壓勻質處理制備納米纖維素纖維的方法，能耗大，且 制備的納米纖維素尺寸跨度大，直徑在幾十納米到幾微米之間。專利CN101851295A公開了一種均勻化精細化納米纖維素纖維的制備方法，但其制備工藝較為復雜，并且使用了有毒試劑，安全性不高。麻纖維的纖維素含量高、結晶度高、強度高，是一種很好的纖維素納米晶體制備原料。麻纖維主要有黃麻纖維、芒麻纖維、劍麻纖維、紅麻纖維、青麻纖維、大麻纖維、亞麻纖維、羅布麻纖維和槿麻纖維等。麻纖維種植面積廣泛，可在鹽堿地種植，不易染病，無需施肥噴藥，多數麻類植物一年可收割3 4次，因而產量極高。也正是由于麻纖維的高結晶度，使其難于納米原纖化，因此上述三種專利公開的制備方法均無法實現麻纖維的高效高產、結構均勻納米原纖化。如何以簡單的工藝，高效高產制備具有良好均勻尺寸結構的麻纖維纖維素納米晶體，是目前麻纖維纖維素納米晶體制備技術中亟待解決的技術難題。本發明對麻纖維進行化學預處理，然后對其進行TEMPO選擇性氧化并結合機械處理，高效高產地制備出纖維直徑小、結晶度高、結構均勻、表面具有羧基官能團的納米纖維素晶體。
發明內容
本發明的目的是提供一種麻纖維羧基化纖維素納米晶體的制備方法，以解決麻纖維因結晶度高而難以高效高產地制備結構均勻的纖維素納米晶體的技術問題。為了達到上述目的，本發明提供了一種麻纖維羧基化纖維素納米晶體的制備方法，其特征在于，具體步驟為第一步在20 80°C水浴溫度條件下，將I 20重量份的麻纖維粉末浸泡于盛有50 200重量份的質量分數為8 20%的氫氧化鈉溶液的攪拌釜中，以100 300rpm的攪拌轉速攪拌30 300min，然后用真空泵抽濾，將所得的麻纖維粉末水洗至中性，在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60 80°C，干燥時間為6 12h，得到堿處理的麻纖維粉末；第二步在40 80°C水浴溫度條件下，將第一步得到的堿處理的麻纖維粉末加入到盛有前處理劑的攪拌釜中，堿處理的麻纖維粉末與前處理劑的固液質量比為I : 20 50,以100) 500rpm的攪拌轉速攪拌I 6h,過濾,用蒸懼水洗脫麻纖維粉末上殘留的前處理劑，將麻纖維粉末在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60 80°C，干燥時間為6 12h，得到預處理的麻纖維粉末；第三步在4 65°C水浴溫度條件下，將第二步所得的預處理的麻纖維粉末加入到盛有TEMPO (2，2，6，6-四甲基哌啶-I-氧自由基)催化體系的攪拌釜中，采用pH計實時監控，滴加質量分數為I %的氫氧化鈉溶液或冰乙酸調節PH值，至pH值恒定后加入無水乙醇終止反應，得到麻纖維懸浮液；第四步將第三步所得的麻纖維懸浮液置于高速離心機中進行離心，離心速度為1000 5000rpm，離心時間為5 30min，倒去上層清液，加蒸餾水后再次離心，倒去上層清液，重復3 5次，直至懸浮液的pH值至中性，得到麻纖維沉淀物；第五步取I 10重量份第四步得到的麻纖維沉淀物加入到100 1000重量份蒸餾水中，于4 20°C水浴中，經過機械處理，得到納米纖維素晶體懸浮液，經冷凍干燥后得到麻纖維羧基化纖維素納米晶體。
優選地,所述第一步中的麻纖維為黃麻纖維、芒麻纖維、劍麻纖維、紅麻纖維、青麻纖維、大麻纖維、亞麻纖維、羅布麻纖維或槿麻纖維。優選地，所述第二步中的前處理劑為二甲基亞砜(DMSO)或質量分數為10 30%的季銨鹽溶液。更優選地，所述的季銨鹽溶液為四丁基溴化銨溶液、甲基三辛基氯化銨溶液、十二烷基三甲基氯化銨(DTAC)溶液、氯化十二烷基二甲基芐基銨溶液、十二烷基溴化銨溶液、十六烷基三甲基氯化銨溶液、十八烷基三甲基氯化銨(OTAC)溶液以及溴化雙十八烷基二甲基銨溶液中的一種或其組合。優選地，所述第三步中TEMPO (2，2，6，6-四甲基哌啶-I-氧自由基)催化體系為含有TEMPO、次氯酸鈉和溴化鈉的水溶液體系或含有TEMPO、次氯酸鈉和高氯酸鈉的水溶液體系。更優選地，采用含有TEMPO、次氯酸鈉和溴化鈉的水溶液體系時，TEMPO的加入量是預處理的麻纖維重量的0. I 2%，次氯酸鈉的加入量是預處理的麻纖維重量的5 20倍，溴化鈉的加入量是預處理的麻纖維重量的I 20%，反應過程中體系的pH值用質量分數為I %的氫氧化鈉溶液調節控制在10. 5 11。更優選地，采用含有TEMPO、次氯酸鈉和高氯酸鈉的水溶液體系時，TEMPO的加入量是預處理的麻纖維重量的0. I 2%，次氯酸鈉的加入量是預處理的麻纖維重量的5 20倍，高氯酸鈉的加入量是預處理的麻纖維重量的20 120%，反應過程中體系的pH值調節控制在4. 5 5。優選地，所述第五步中的機械處理的具體方法為使用輸出功率為300W的超聲勻質分散機以10000 13600rpm的攪拌速度進行分散處理I 30min,或使用機械攪拌器或磁力攪拌器以300 500rpm的速度攪拌20 72h。優選地，所述第五步中的冷凍干燥的具體方法為將麻纖維納米纖維素晶體懸浮液置于-20 -25°C的條件下冷凍處理10 20h，然后將其放置于冷凍干燥機中進行冷凍干燥處理，冷凍干燥機的冷阱溫度為-45 _55°C，真空度為25 15Pa，冷凍時間為10 20h。與現有技術相比，本發明的優點如下
(I)本發明通過TEMPO選擇性催化氧化技術結合機械處理方法，實現了麻纖維的羧基化和納米原纖化。通過該方法制備的納米纖維素晶體表面具有羧基功能團，因此表面產生負電荷，而負電荷間的靜電斥力可避免納米粒子團聚現象的產生，使得納米纖維素晶體能夠很好的分散于水中，從而獲得的納米纖維素晶體具有良好的粒徑尺寸均勻性。(2)本發明中使用的麻纖維具有高纖維素含量、高結晶度的優點，可以根據實際應用需要選擇其它任何一類麻纖維，所制備納米纖維素晶體具有良好的晶體直徑尺寸均勻性和高的結晶度，同時也顯示出了優異的機械性能和熱穩定性，使其在納米復合材料、光學功能材料、人造組織工程材料、生物傳感器等先進功能材料領域具有較大的潛在應用價值。(3)本發明所用原料價格低廉，來源廣泛，具備實際應用的潛力。(4)本發明產量高、重復性好，制備工藝簡單，操作簡便，不需要特殊加工設備，且 反應條件溫和易控制。(5)本發明由于不添加任何強酸及有毒溶劑，安全性提高，能耗小，產量高，所得納米纖維素晶體在納米增強材料、食品添加劑、藥物控釋、紡織涂料等領域都具有廣泛的應用前景。
圖I為實施例I所得納米纖維素晶體TEM圖片；圖2為實施例2所得納米纖維素晶體TEM圖片；圖3為實施例3所得納米纖維素晶體TEM圖片；圖4為實施例4所得納米纖維素晶體TEM圖片；圖5為實施例5所得納米纖維素晶體TEM圖片。
具體實施例方式下面結合實施例，進一步闡述本發明。以下實施例所使用的麻纖維可以在江蘇紫荊花紡織科技股份有限公司購買到；所有試劑均可以在上海晶純試劑有限公司購買到；pH計為上海精科雷磁儀器廠生產的PHS-3C型；數顯型超聲勻質分散機為德國IKA公司生產的T25型，透射電子顯微鏡為荷蘭Philips公司生產的CM 120型。實施例I(I)在20°C水浴溫度條件下，將1.0g60目的黃麻纖維粉末浸泡于盛有50g的質量分數為15%氫氧化鈉溶液的攪拌爸中，以300rpm的攪拌轉速攪拌120min,然后用真空泵抽濾，將所得的黃麻纖維粉末水洗至中性，在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa，干燥溫度為60°C，干燥時間為12h，得到堿處理的黃麻纖維粉末；(2)在70°C水浴溫度條件下，將第一步得到的堿處理的黃麻纖維粉末加入到盛有二甲基亞砜(DMSO)的攪拌釜中，堿處理的黃麻纖維粉末與二甲基亞砜的固液質量比為I : 50,以500rpm的攪拌轉速攪拌4h,過濾,用蒸懼水洗脫殘留的二甲基亞砜,將黃麻纖維粉末在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa，干燥溫度為80°C，干燥時間為12h，得到預處理的黃麻纖維粉末；(3)在4°C水浴溫度條件下，稱取Ig第二步所得的預處理的黃麻纖維粉末加入到盛有50g含有TEMPO 0. OOlg, NaClO 15g和NaBr 0. Olg水溶液的攪拌釜中，攪拌轉速為500rpm,滴加I %氫氧化鈉調節體系pH值在10. 5，使用pH計實時監控，至pH值恒定不再消耗氫氧化鈉時，加入5ml無水乙醇終止反應，得到黃麻纖維懸浮液；(4)將第三步所得的黃麻纖維懸浮液置于高速離心機中以5000rpm的速度離心5min，倒去上層清液，加蒸餾水再次離心，倒去上層清液，重復5次，懸浮液的pH值呈中性，得到黃麻纖維沉淀物；(5)稱取Ig第四步得到的黃麻纖維沉淀物加入到IOOg蒸餾水中，于4°C溫度冰水浴中，經過輸出功率為300W、轉速為13000rpm的超聲勻質分散機分散5min，得到納米纖維素晶體懸浮液，將其置于_25°C的條件下冷凍處理20h，再經冷阱溫度為_55°C，真空度為15Pa，冷凍干燥IOh后，便可得到所制備的黃麻纖維羧基化納米纖維素晶體。如圖I所示，為實施例I所得納米纖維素晶體TEM圖片。本實施例得到的黃麻纖維羧基化納米纖維素晶
體的直徑尺寸分布十分均勻，通過透射電鏡圖可看出直徑分布在3-5nm之間，且纖維相互交織成網狀纏結結構。實施例2(I)在80°C水浴溫度條件下，將20g60目的亞麻纖維粉末浸泡于盛有200g的質量分數為20%氫氧化鈉溶液攪拌爸中，以300rpm的攪拌轉速攪拌IOOmin,然后用真空泵抽濾，將所得的亞麻纖維粉末水洗至中性，在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa，干燥溫度為80°C，干燥時間為6h，得到堿處理的亞麻纖維粉末；(2)在70°C水浴溫度條件下，將第一步得到的堿處理的亞麻纖維粉末加入到盛有質量分數為10%的四丁基溴化銨溶液的攪拌釜中，堿處理的亞麻纖維粉末與四丁基溴化銨溶液的固液質量比為I : 20，以IOOrpm的攪拌轉速攪拌6h，抽濾，用蒸餾水洗脫殘留的四丁基溴化銨，將黃麻纖維粉末在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa，干燥溫度為80°C，干燥時間為12h，得到預處理的黃麻纖維粉末；(3)在20°C溫度條件下，稱取Ig第二步所得的預處理的亞麻纖維粉末加入到盛有99g含有TEMPO 0. OOlg, NaClO IOg和NaBrO. Olg的水溶液的攪拌釜中，攪拌轉速為500rpm，滴加I %氫氧化鈉溶液調節反應體系pH值在11，使用pH計實時監控，至pH值恒定不再消耗氫氧化鈉時，加入5ml無水乙醇終止反應，得到亞麻纖維懸浮液；(4)將第三步所得的亞麻纖維素懸浮液置于高速離心機中以IOOOrpm的速度離心30min,倒去上層清液，加蒸餾水再次離心，倒去上層清液，重復5次，直至懸浮液的pH值至中性，得到亞麻纖維沉淀物；(5)取IOg第四步得到的亞麻纖維沉淀物加入到IOOOg蒸餾水中，于20°C溫度水浴中，經過磁力攪拌48h，得到納米纖維素晶體懸浮液，將其置于-20°C的條件下冷凍處理IOh,再經冷阱溫度為_45°C，真空度為25Pa，冷凍干燥20h后，便可得到所制備的亞麻纖維羧基化納米纖維素晶體。如圖2所示，對本實施例得到的亞麻羧基化納米纖維素晶體進行表征，通過透射電鏡圖可看出直徑尺寸分布比較均勻，直徑分布在3-10nm之間，且纖維相互交織成網狀纏結結構。實施例3(I)在60°C水浴溫度條件下,將lg60目的黃麻纖維粉末浸泡于盛有40g的質量分數為16%氫氧化鈉溶液攪拌爸中，以200rpm的攪拌轉速攪拌300min,然后用真空泵抽濾，將所得的黃麻纖維粉末水洗至中性，在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa，干燥溫度為70°C，干燥時間為12h，得到堿處理的黃麻纖維粉末；(2)在70°C水浴溫度條件下，將第一步得到的堿處理的黃麻纖維粉末加入到盛有質量分數為30%的甲基三辛基氯化銨溶液的攪拌釜中，堿處理的黃麻纖維粉末與甲基三辛基氯化銨溶液的固液質量比為I : 20，以300rpm的攪拌轉速攪拌4h，抽濾，用蒸餾水洗脫殘留的甲基三辛基氯化銨，將黃麻纖維粉末在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa，干燥溫度為80°C，干燥時間為10h，得到預處理的黃麻纖維粉末；(3)在60°C水浴溫度條件下，稱取I. Og第二步所得的預處理的黃麻纖維粉末加入到盛有99g含有TEMPO 0. 002g、NaClO2L 2g和NaClO 12g的水溶液的攪拌釜中，攪拌轉速為500rpm，滴加I %冰乙酸溶液調節反應體系pH為4. 8，使用pH計實時監控，至pH值恒定不再消耗冰乙酸時，加入5ml無水乙醇終止反應，得到黃麻纖維懸浮液；(4)將第三步所得的黃麻纖維懸浮液置于高速離心機中以3000rpm的速度離心lOmin，倒去上層清液，加蒸餾水再次離心，倒去上層清液，重復3-5次，直至懸浮液的pH值至中性為止，得到黃麻纖維沉淀物； (5)取5g第四步得到的黃麻纖維沉淀物加入到500g蒸餾水中，于20°C溫度水浴中，經過機械攪拌24h，得到納米纖維素晶體懸浮液，將其置于25°C的條件下冷凍處理15h，再經冷阱溫度為_55°C，真空度為20Pa，冷凍干燥20h后，便可得到所制備的黃麻纖維羧基化納米纖維素晶體。如圖3所示，對本實施例所得到的黃麻羧基化納米纖維素晶體進行表征，通過透射電鏡圖可看出直徑尺寸分布比較均勻，分布在5 IOnm之間，且纖維相互交織成網狀纏結結構。實施例4(I)在50°C水浴溫度條件下，將I. 5g60目的苧麻纖維粉末浸泡于盛有150g的質量分數為15%氫氧化鈉溶液攪拌釜中，以150rpm的攪拌轉速攪拌lOOmin，然后用真空泵抽濾，將所得的苧麻纖維粉末水洗至中性，在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa，干燥溫度為80°C，干燥時間為12h，得到堿處理的苧麻纖維粉末；(2)在50°C水浴溫度條件下，將第一步得到的堿處理的苧麻纖維加入到盛有二甲基亞砜的攪拌釜中，堿處理的苧麻纖維與二甲基亞砜的固液質量比為I : 40，以400rpm的攪拌轉速攪拌5h，過濾，用蒸餾水洗脫殘留的二甲基亞砜，將苧麻纖維在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa，干燥溫度為80°C，干燥時間為10h，得到預處理的苧麻纖維粉術；(3)在65°C水浴溫度條件下，稱取I. Og第二步所得的預處理的苧麻纖維粉末加入到盛有99g含有TEMPO 0. OOlg, NaClO2L Og和NaClO 15g的水溶液的攪拌釜中，攪拌轉速為500rpm，滴加I %冰乙酸溶液調節反應體系pH值為4. 5，使用pH計實時監控，至pH值恒定不再消耗冰乙酸溶液時，加入IOml無水乙醇終止反應，得到苧麻纖維懸浮液；(4)將第三步所得的芒麻懸浮液置于高速離心機中以3000rpm的速度離心20min,倒去上層清液，加水繼續離心，倒去上層清液，重復3-5次，直至懸浮液的pH值至中性為止，得到苧麻纖維沉淀物；(5)取Ig第四步得到的苧麻纖維沉淀物加入到IOOg蒸餾水中，于4°C溫度水浴中，經過輸出功率為300W、轉速為13000rpm的超聲勻質分散機處理lOmin，得到羧基化納米纖維素晶體懸浮液，將其置于_20°C的條件下冷凍處理20h，再經冷阱溫度為_45°C，真空度為25Pa，冷凍干燥20h后，便可得所制備的苧麻纖維羧基化到納米纖維素晶體。如圖4所示，對本實施例得到的苧麻纖維羧基化納米纖維素晶體進行表征，通過透射電鏡圖可看出其直徑尺寸分布特別均勻，直徑分布在3 5nm之間，且纖維相互交織成網狀纏結結構。實施例5(I)在50°C水浴溫度條件下,將I. 0g60目的芒麻纖維粉末浸泡于盛有50g的質量分數為18%氫氧化鈉溶液攪拌爸中，以250rpm的攪拌轉速攪拌60min,然后用真空泵抽濾，將所得的苧麻纖維粉末水洗至中性，在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa，干燥溫度為70°C，干燥時間為10h，得到堿處理的苧麻纖維粉末；(2)在50°C水浴溫度條件下，將第一步得到的堿處理的苧麻纖維加入到盛有二甲基亞砜的攪拌釜中，堿處理的苧麻纖維與二甲基亞砜的固液質量比為I : 30，以350rpm的攪拌轉速攪拌3h，過濾，用蒸餾水洗脫殘留的二甲基亞砜，將苧麻纖維在真空烘箱中進行干燥，真空度為0. IMPa，干燥溫度為80°C，干燥時間為10h，得到預處理的苧麻纖維粉末；(3)在60°C水浴溫度條件下，稱取I. Og第二步所得的預處理的苧麻纖維粉末加入到盛有99g含有TEMPO 0. 002g,NaClO2 I. 6g和NaClO 18g的水溶液的攪拌釜中，攪拌轉速為500rpm，滴加I %冰乙酸溶液調節反應體系pH值為4. 5，使用pH計實時監控，至pH值恒定不再消耗冰乙酸溶液時，加入IOml無水乙醇終止反應，得到苧麻纖維懸浮液；(4)將第三步所得的苧麻纖維懸浮液置于高速離心機中以3000rpm的速度離心20min，倒去上層清液，加水繼續離心，倒去上層清液，重復3 5次，直至懸浮液的pH值至中性為止，得到苧麻纖維沉淀物；(5)取Ig第四步得到的苧麻纖維沉淀物加入到IOOg蒸餾水中，于4°C溫度水浴中，用磁力攪拌器攪拌處理72h，得到羧基化納米纖維素晶體懸浮液，將其置于-25 V的條 件下冷凍處理20h，再經冷阱溫度為_55°C，真空度為25Pa，冷凍干燥IOh后，便可得所制備的苧麻纖維羧基化到納米纖維素晶體。如圖5所示，對本實施例所得到的苧麻纖維羧基化納米纖維素晶體進行表征，通過透射電鏡圖可看出其直徑尺寸分布比較均勻，直徑分布在5 IOnm之間。
權利要求
1.一種麻纖維羧基化纖維素納米晶體的制備方法，其特征在于，具體步驟為 第一步在20 80°C水浴溫度條件下，將I 20重量份的麻纖維粉末浸泡于盛有50 200重量份的質量分數為8 20%的氫氧化鈉溶液的攪拌釜中，以100 300rpm的攪拌轉速攪拌30 300min，然后用真空泵抽濾，將所得的麻纖維粉末水洗至中性，在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60 80°C，干燥時間為6 12h，得到堿處理的麻纖維粉末； 第二步在40 80°C水浴溫度條件下，將第一步得到的堿處理的麻纖維粉末加入到盛有前處理劑的攪拌釜中，堿處理的麻纖維粉末與前處理劑的固液質量比為I : 20 50，以100 500rpm的攪拌轉速攪拌I 6h,過濾,用蒸懼水洗脫麻纖維粉末上殘留的前處理劑，將麻纖維粉末在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60 80°C，干燥時間為6 12h，得到預處理的麻纖維粉末； 第三步在4 65°C水浴溫度條件下，將第二步所得的預處理的麻纖維粉末加入到盛有TEMPO催化體系的攪拌釜中，采用pH計實時監控，滴加質量分數為I %的氫氧化鈉溶液或 冰乙酸調節pH值，至pH值恒定后加入無水乙醇終止反應，得到麻纖維懸浮液； 第四步將第三步所得的麻纖維懸浮液置于高速離心機中進行離心，離心速度為1000 5000rpm，離心時間為5 30min，倒去上層清液，加蒸餾水后再次離心，倒去上層清液，重復3 5次，直至懸浮液的pH值至中性，得到麻纖維沉淀物； 第五步取I 10重量份第四步得到的麻纖維沉淀物加入到100 1000重量份蒸餾水中，于4 20°C水浴中，經過機械處理，得到納米纖維素晶體懸浮液，經冷凍干燥后得到麻纖維羧基化纖維素納米晶體。
2.如權利要求I所述的麻纖維羧基化纖維素納米晶體的制備方法，其特征在于，所述第一步中的麻纖維為黃麻纖維、芒麻纖維、劍麻纖維、紅麻纖維、青麻纖維、大麻纖維、亞麻纖維、羅布麻纖維或槿麻纖維。
3.如權利要求I所述的麻纖維羧基化纖維素納米晶體的制備方法，其特征在于，所述第二步中的前處理劑為二甲基亞砜或質量分數為10 30%的季銨鹽溶液。
4.如權利要求I所述的麻纖維羧基化纖維素納米晶體的制備方法，其特征在于，所述的季銨鹽溶液為四丁基溴化銨溶液、甲基三辛基氯化銨溶液、十二烷基三甲基氯化銨溶液、氯化十二烷基二甲基芐基銨溶液、十二烷基溴化銨溶液、十六烷基三甲基氯化銨溶液、十八烷基三甲基氯化銨溶液以及溴化雙十八烷基二甲基銨溶液中的一種或其組合。
5.如權利要求I所述的麻纖維羧基化纖維素納米晶體的制備方法，其特征在于，所述第三步中TEMPO催化體系為含有TEMPO、次氯酸鈉和溴化鈉的水溶液體系或含有TEMPO、次氯酸鈉和高氯酸鈉的水溶液體系。
6.如權利要求5所述的麻纖維羧基化纖維素納米晶體的制備方法，其特征在于，采用含有TEMPO、次氯酸鈉和溴化鈉的水溶液體系時，TEMPO的加入量是預處理的麻纖維重量的0.I 2%，次氯酸鈉的加入量是預處理的麻纖維重量的5 20倍，溴化鈉的加入量是預處理的麻纖維重量的I 20%，反應過程中體系的pH值用質量分數為I %的氫氧化鈉溶液調節控制在10. 5 11。
7.如權利要求5所述的麻纖維羧基化纖維素納米晶體的制備方法，其特征在于，采用含有TEMPO、次氯酸鈉和高氯酸鈉的水溶液體系時，TEMPO的加入量是預處理的麻纖維重量的0. I 2%，次氯酸鈉的加入量是預處理的麻纖維重量的5 20倍，高氯酸鈉的加入量是預處理的麻纖維重量的20 120%，反應過程中體系的pH值調節控制在4. 5 5。
8.如權利要求I所述的麻纖維羧基化纖維素納米晶體的制備方法，其特征在于，所述第五步中的機械處理的具體方法為使用輸出功率為300W的超聲勻質分散機以10000 13600rpm的攪拌速度進行分散處理I 30min,或使用機械攪拌器或磁力攪拌器以300 500rpm的速度攪拌20 72h。
9.如權利要求I所述的麻纖維羧基化纖維素納米晶體的制備方法，其特征在于，所述第五步中的冷凍干燥的具體方法為將麻纖維納米纖維素晶體懸浮液置于-20 -25°C的條件下冷凍處理10 20h，然后將其放置于冷凍干燥機中進行冷凍干燥處理，冷凍干燥機的冷阱溫度為-45 _55°C，真空度為25 15Pa，冷凍時間為10 20h。
全文摘要
本發明提供了一種麻纖維羧基化纖維素納米晶體的制備方法，其特征在于，具體步驟為將麻纖維粉末于氫氧化鈉浸泡處理后，再經過前處理劑處理，取出后在真空烘箱中進行干燥，得到預處理好的麻纖維粉末；將預處理好的麻纖維粉末置于TEMPO氧化體系中催化氧化，再經機械處理，得到穩定的纖維素納米晶體懸浮液，冷凍干燥，即得到所制備的麻纖維羧基化納米纖維素晶體，晶粒直徑在3～10nm之間。本發明實現了麻纖維的羧基化和納米原纖化，制備的納米纖維素晶體表面具有羧基功能團，因此表面產生負電荷，而負電荷間的靜電斥力可避免納米粒子團聚現象的產生，使得納米纖維素晶體能夠很好的分散于水中，從而獲得的納米纖維素晶體具有良好的粒徑尺寸均勻性。
文檔編號C08B15/04GK102675475SQ20121016558
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月24日 優先權日2012年5月24日
發明者丁彬, 任韜, 俞建勇, 曹新旺 申請人:東華大學