一种高浓湿态及干态几丁质纳米纤维/晶须的制备及其再分散的方法技术

本发明专利技术公开了一种高浓湿态及干态几丁质纳米纤维/晶须的制备及其再分散的方法，将几丁质原料进行预处理得到正电性或负电性几丁质，在水介质中进行匀浆和超声处理，离心获得几丁质纳米纤维/晶须分散液，之后向分散液添加盐类物质或再调p H使几丁质纳米纤维/晶须絮凝，浓缩得到高浓湿态的几丁质纳米纤维/晶须，干燥得到干态的几丁质纳米纤维/晶须。在以水溶液对高浓湿态或干态的几丁质纳米纤维/晶须脱盐处理后，进行机械处理成功得到再分散的几丁质纳米纤维/晶须分散液。本发明专利技术不但成功实现了几丁质纳米纤维/晶须析出、浓缩、干燥、再分散，而且由于使用的盐类物质成本低廉，为几丁质纳米纤维/晶须的实际产业化应用提供了简单有效的途径。

Preparation and redispersion of a highly concentrated wet and dry chitin nanofiber / whisker

The invention discloses the preparation and redispersing method of high concentration wet state and dry state chitin nanofiber / whisker. The chitin raw material is pretreated to obtain positive or negative chitin, homogenate and ultrasonic treatment in water medium, centrifugally obtain the chitin nanofiber / whisker dispersion, and then add the dispersing liquid to the liquid. Salt substance or P H flocculates chitin Nanofibers / whiskers and concentrates high concentration wet chitin Nanofibers / whiskers, and dry chitin Nanofibers / whiskers are dried. After desalination of high concentration wet or dry chitin Nanofibers / whiskers in aqueous solution, the dispersed chitin Nanofibers / whisker dispersions were successfully processed. The invention not only successfully realized the precipitation, concentration, drying and redispersing of the chitin Nanofibers / whiskers, but also provided a simple and effective way for the practical application of chitin Nanofibers / whiskers because of the low cost of the salt materials used.

【技术实现步骤摘要】
一种高浓湿态及干态几丁质纳米纤维/晶须的制备及其再分散的方法
本专利技术涉及几丁质纳米纤维/晶须的应用
，具体涉及一种高浓湿态及干态几丁质纳米纤维/晶须的制备及其再分散的方法。
技术介绍
纳米材料因其巨大而活泼的比表面，从而具备不同于一般材料的特殊性能——纳米效应，可被广泛应用于制造各种高机能材料，如轻质高强材料、可曲折性液晶材料、超导材料、包装材料以及保健用品等等。与传统纳米材料相比，生物纳米材料（如纤维素纳米纤维/晶须和几丁质纳米纤维/晶须）能同时结合纳米材料的优势以及天然聚合物的生物降解性、生物兼容性、可再生性以及环境友好等特性，在生物功能方面具有突出优势，对社会可持续发展意义重大。虽然目前对于几丁质纳米纤维/晶须的应用报道很多，但是在分离、储存、运输方面的不便是限制其工业化应用的重要因素之一。由于几丁质纳米纤维/晶须的结构特异性使它们在干燥时极易形成较强的氢键，纳米纤维/晶须之间缠连在一起，从而很难再分散为纳米分散液，最终失去纳米纤维/晶须本身所具有的优良特性。因此，几丁质纳米纤维/晶须在制备过程中一般以水相形式存在，而且在现有报道中制备的纳米纤维/晶须初始浓度较低一般在0.5%以下，从而大大增加了几丁质纳米纤维/晶须在应用时的运输成本。因此为了实现几丁质纳米纤维/晶须的高值化利用，几丁质纳米纤维/晶须的低成本析出、浓缩、干燥、再分散显得尤其重要。目前关于几丁质纳米纤维/晶须高浓湿态及干态制备、再分散方面的专利或者文章还未见报道。
技术实现思路
专利技术目的：针对几丁质纳米纤维/晶须应用方面的探索，本专利技术目的是提供一种高浓湿态及干态几丁质纳米纤维/晶须的制备及其再分散的方法，主要解决如何使几丁质纳米纤维/晶须从稳定的分散液中经析出、浓缩、干燥以及实现高浓湿态或干态几丁质纳米纤维/晶须在水中的再分散并保持纳米纤维/晶须的形态的问题。技术方案：为了实现上述专利技术目，本专利技术采用的技术方案如下：一种高浓湿态及干态几丁质纳米纤维/晶须的制备及其再分散的方法，包括如下步骤：（1）几丁质经预处理获得表面具有电荷的几丁质，具有电荷的几丁质在水性介质中经机械处理得到几丁质纳米纤维/晶须分散液。（2）步骤（1）得到的几丁质纳米纤维/晶须分散液经添加盐或者再调节pH等使纳米纤维/晶须从分散液中析出浓缩得到高浓湿态几丁质纳米纤维/晶须。（3）步骤（2）得到的析出的几丁质纳米纤维/晶须经干燥处理得到干态几丁质纳米纤维/晶须。（4）步骤（2）或步骤（3）得到的高浓湿态或干态几丁质纳米纤维/晶须经脱盐处理分散于水性介质中，经机械处理得到再分散的几丁质纳米纤维/晶须分散液。步骤（1）中所述的预处理包括碱处理、脱乙酰酶处理、TEMPO氧化处理和漆酶氧化处理。步骤（1）中水性介质包含酸性水溶液、纯水溶液和弱碱性水溶液，其中正电性几丁质分散于酸性水溶液，负电性几丁质分散于纯水溶液或者弱碱性水溶液。步骤（1）中机械处理包含匀浆处理、超声处理、高速搅拌、胶体磨、超微粉碎、研磨、星爆、高压水射流雾化、微流场射击以及它们的组合等。步骤（2）中盐包含正盐（如钠盐、钙盐、铵盐、氯盐、碳酸盐、醋酸盐、硫酸盐等），酸式盐（如碳酸氢钠等），和碱式盐（碳酸铜、氯化镁、氯化铝、氯化铁等）。步骤（2）中对于正电性几丁质调节至pH4以上，调节pH使用的试剂为碱性溶液，包括氢氧化钠、氨水、氢氧化钾等；对于负电性几丁质调节至pH7以下，调节使用的试剂为酸性溶液，包括盐酸、硫酸、醋酸等。步骤（2）中浓缩方法为过滤、离心、沉降等。步骤（3）中干燥方法为常温风干、加热烘干、冷冻干燥、超临界干燥等。步骤（4）中脱盐方法为使用蒸馏水、弱碱性溶液或酸性溶液等洗涤或透析。步骤（4）中再分散的机械处理包括匀浆处理、超声处理、高速搅拌、胶体磨、超微粉碎、研磨、星爆、高压水射流雾化、微流场射击以及它们的组合等。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：（1）本专利技术所提供的高浓湿态及干态几丁质纳米纤维/晶须的制备及其再分散的方法，使用低成本的盐实现即使在极低浓度（<0.1%）几丁质纳米纤维/晶须的高效析出浓缩、分离、干燥。（2）本专利技术所提供的高浓湿态及干态几丁质纳米纤维/晶须的制备及其再分散的方法，可以实现低成本的过滤等方法获得的高浓湿态几丁质纳米纤维/晶须（经分离浓缩湿态几丁质纳米纤维/晶须脱水率可达到90%以上）；可以实现低成本的常压干燥条件下获得干态几丁质纳米纤维/晶须，能显著降低几丁质纳米纤维/晶须的运输成本，大大提高了实用性。（3）本专利技术所提供的高浓湿态及干态几丁质纳米纤维/晶须的制备及其再分散的方法，可以实现高浓湿态以及干态的正、负电性几丁质纳米纤维/晶须经简单的机械处理再分散，方法普适性强。（4）本专利技术再分散得到的几丁质纳米纤维/晶须仍能保持纳米纤维特性，再分散效率可达到100%，制备方法可高效利用生物质资源，拓宽生物质的用途，提高其使用价值，为高效利用生物质资源提供新的思路和途径。（5）本专利技术填补了目前对于几丁质纳米纤维/晶须析出浓缩、高浓湿态及干态制备、再分散的空白，为几丁质纳米纤维/晶须的实际应用提供了新思路、新方法。附图说明图1是高浓湿态正电性几丁质纳米纤维/晶须的数码照片图；图2是高浓湿态负电性几丁质纳米纤维/晶须的数码照片图；图3是干态正电性几丁质纳米纤维/晶须的码照片图；图4是正电性几丁质纳米纤维/晶须的透射电镜图；图5是干态负电性几丁质纳米纤维/晶须的数码照片图；图6是负电性几丁质纳米纤维/晶须的透射电镜图；图7是再分散后的正电性几丁质纳米纤维/晶须的透射电镜图；图8是再分散后的负电性几丁质纳米纤维/晶须透射电镜图。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步的阐述。实施例是为说明而非限制本专利技术。本领域中任何普通技术人员能够理解这些实施例不以任何方式限制本专利技术，可做适当的修改而不违背本专利技术的实质和偏离本专利技术的范围。实施例1：几丁质浆料的制备取螃蟹壳原料，洗净并切成碎片，将切碎后原料于1M氢氧化钠与1M盐酸交替处理12h，处理三个循环去除蟹壳中的蛋白和钙质，再以0.5%NaClO2溶液漂白脱除蟹壳中的色素。漂白完成后，用蒸馏水将漂白蟹壳洗至中性，置于4℃冰箱中保存。用粉碎机将漂白螃蟹壳碎片粉碎成浆状，得到纯化后的几丁质浆料。实施例2：正电性几丁质以及几丁质纳米纤维/晶须分散液的制备配制30%（质量比）左右NaOH溶液。取实施例1纯化后的几丁质浆料4g干重，加入到该碱液中搅拌均一，并于90℃水浴条件下以100转每分钟搅拌处理4h，反应结束。将该反应体系以滤布过滤得沉淀并以蒸馏水洗涤至中性，得到脱乙酰度为30%的部分脱乙酰基几丁质。将部分脱乙酰基几丁质以1:100的固液比与1%的醋酸溶液混合并进一步进行匀浆超声处理，最终离心取上清液获得几丁质纳米纤维/晶须分散液。其zeta-电位为+36mV。实施例3：负电性几丁质以及几丁质纳米纤维/晶须分散液的制备称取0.016gTEMPO，0.1gNaBr，1g干重的实施例1纯化几丁质，分别加入200mL烧杯中搅拌溶解。分散均匀后向体系加入5mL几丁质的5%有效氯的NaClO溶液开始氧化，室温下用pH滴定系统向体系中滴加0.5MNaOH将pH维持的10，当体系不再消耗NaOH时，加入几滴乙醇终止本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高浓湿态及干态几丁质纳米纤维/晶须的制备及其再分散的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）对几丁质进行预处理，获得表面具有电荷的几丁质，具有电荷的几丁质在水性介质中，经机械处理得到几丁质纳米纤维/晶须分散液；（2）步骤（1）得到的几丁质纳米纤维/晶须分散，经添加盐或者再调节pH使纳米纤维/晶须从分散液中析出，浓缩得到高浓湿态几丁质纳米纤维/晶须；（3）步骤（2）析出的几丁质纳米纤维/晶须或浓缩后的高浓湿态几丁质纳米纤维/晶须，经干燥处理得到干态几丁质纳米纤维/晶须；（4）步骤（2）得到的高浓湿态几丁质纳米纤维/晶须或步骤（3）得到的干态几丁质纳米纤维/晶须，经脱盐处理分散于水性介质中，经机械处理得到再分散的几丁质纳米纤维/晶须分散液。

【技术特征摘要】
1.一种高浓湿态及干态几丁质纳米纤维/晶须的制备及其再分散的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）对几丁质进行预处理，获得表面具有电荷的几丁质，具有电荷的几丁质在水性介质中，经机械处理得到几丁质纳米纤维/晶须分散液；（2）步骤（1）得到的几丁质纳米纤维/晶须分散，经添加盐或者再调节pH使纳米纤维/晶须从分散液中析出，浓缩得到高浓湿态几丁质纳米纤维/晶须；（3）步骤（2）析出的几丁质纳米纤维/晶须或浓缩后的高浓湿态几丁质纳米纤维/晶须，经干燥处理得到干态几丁质纳米纤维/晶须；（4）步骤（2）得到的高浓湿态几丁质纳米纤维/晶须或步骤（3）得到的干态几丁质纳米纤维/晶须，经脱盐处理分散于水性介质中，经机械处理得到再分散的几丁质纳米纤维/晶须分散液。2.根据权利要求1所述的高浓湿态及干态几丁质纳米纤维/晶须的制备及其再分散的方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的预处理包括碱处理、脱乙酰酶处理、TEMPO氧化处理和漆酶氧化处理。3.根据权利要求1所述的高浓湿态及干态几丁质纳米纤维/晶须的制备及其再分散的方法，其特征在于：步骤（1）中，水性介质包括酸性水溶液、纯水和弱碱性水溶液，其中，正电性几丁质分散于酸性水溶液，负电性几丁质分散于纯水或者弱碱性水溶液。4.根据权利要求1所述的高浓湿态及干态几丁质纳米纤维/晶须的制备及其再分散的方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：范一民，刘亮，王志国，俞娟，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32