一种低结晶度再生纤维素材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低结晶度再生纤维素材料的制备方法，属于材料技术领域。该制备方法为首先将纤维素溶于碱性溶剂或离子液体中；之后将其置于冰浴中，逐滴加入交联剂，将交联剂与纤维素溶液预混合，使交联剂分子均匀扩散在纤维素分子间；通过交联反应产生的共价键将纤维素分子连接起来，有效的抑制纤维素分子在再生过程中有序的结晶，从而使得到低结晶度的再生纤维素材料。结果表明，相比与传统的再生纤维素材料，采用此制备方法所制再生纤维素凝胶、膜或者微球表现出明显降低的结晶度。以上结果表明本发明专利技术所描述的低结晶度再生纤维素材料的制备方法工艺流程简单，成本低廉，易于生产，通过将纤维素溶液与交联剂预混合，能够有效的抑制纤维素分子的有序结晶，显著降低再生纤维素材料的结晶度，从而为其下一步的功能化改性及应用提供了重要基础。

Preparation of a Low Crystallinity Recycled Cellulose Material

The invention relates to a preparation method of low crystallinity regenerated cellulose material, which belongs to the technical field of materials. The preparation method first dissolves cellulose in alkaline solvents or ionic liquids; then it is placed in ice bath and added with crosslinking agent drop by drop. The crosslinking agent and cellulose solution are pre-mixed to make the crosslinking agent molecules evenly diffuse among cellulose molecules; the covalent bonds produced by cross-linking reaction connect cellulose molecules and effectively inhibit the ordering of cellulose molecules in the regeneration process. The reclaimed cellulose material with low crystallinity can be obtained by crystallization. The results showed that compared with the traditional regenerated cellulose materials, the regenerated cellulose gel, membrane or microspheres prepared by this method showed a significant decrease in crystallinity. The above results show that the preparation process of the low crystallinity regenerated cellulose material described by the present invention is simple, low-cost and easy to produce. By pre-mixing cellulose solution with crosslinking agent, the ordered crystallization of cellulose molecules can be effectively inhibited, and the crystallinity of the regenerated cellulose material can be significantly reduced, thus providing a heavy weight for the next functional modification and application of the regenerated cellulose material. The foundation.

【技术实现步骤摘要】
一种低结晶度再生纤维素材料的制备方法
本专利技术属于材料
，涉及一种低结晶度再生纤维素材料的制备方法。
技术介绍
近年来，随着化石能源的日益枯竭以及环境污染的加重，可再生、绿色生物质资源的利用引起人们广泛的关注。纤维素作为自然界最为丰富的生物质资源之一，具有来源丰富、价格低廉、生物相容性好以及易衍生化等特点，被认为是未来世界能源、化工的主要原料之一。纤维素是由β-D-葡萄糖基通过1-4糖苷键组成的直链多糖，具有丰富的羟基，这为纤维素的功能化改性提供了重要基础。通过与不同功能分子复合或反应，可制备具有不同功能的纤维素基材料，例如导电性、pH响应型、吸附性等功能材料。由于以上等显著优点，有关纤维素材料的研究对于发展绿色化学、促进人类可持续发展具有重要的意义。然而，由于纤维素分子链式多羟基的特性，经过传统再生过程（酸、热等）得到的纤维素材料表现出非常高的结晶度。这种高结晶度不仅导致了再生纤维素材料低表面积，而且也将更多的羟基包埋在了结晶区，造成了再生纤维素材料极低的羟基利用率，极大的限制了再生纤维素材料的功能化改性，降低了材料的应用价值。为了弥补再生纤维素材料高结晶度的缺点，提高其应用价值，本专利技术设计了一种新型制备方法，用以制备低结晶度再生纤维素材料。该制备方法的关键点在于：将交联剂与纤维素溶液提前预混合，使交联剂分子均匀的进入纤维素分子间，从而使交联反应均匀的发生在整个纤维素材料中，抑制纤维素分子在再生过程中有序的结晶，从而降低再生纤维素材料的结晶度，使其易于改性，增大其比表面积，扩大其应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对传统再生纤维素材料高结晶度这一缺陷，提供一种低结晶度再生纤维素材料的制备方法。该方法通过提前将交联剂与纤维素溶液混合，通过交联反应产生的共价键将纤维素分子连接起来，有效的抑制纤维素分子在再生过程中有序的结晶，从而使再生纤维素材料的结晶度降低。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的。一种低结晶度再生纤维素材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）制备浓度为4~8wt%的纤维素溶液;（2）将上述纤维素溶液置于冰浴中，逐滴加入交联剂，同时进行机械搅拌，转速为5000rpm，搅拌时间0.5~1h；（3）将上一步所得溶液离心脱气之后，将此溶液置于20℃环境中24h，制备纤维素凝胶或膜；或以此溶液作为分散相，制备纤维素微球；（4）将上一步所得凝胶或微球加入置于再生浴，制得再生纤维素材料。在上述技术方案中，步骤（1）所使用纤维素为微晶纤维，细菌纤维，竹纤维，麻纤维以及纤维素衍生物等，纤维素浓度为4%~8%。在上述技术方案中，步骤（1）所使用的纤维素溶剂可为NaOH/尿素、NaOH/硫脲以及离子液体（可为1-Butyl-3-methylimidazoliumchloride等）。在上述技术方案中，步骤（2）中所使用交联剂可为环氧氯丙烷，戊二醛，乙二醇缩水甘油醚等起类似作用的化合物，机械搅拌5000rpm，搅拌时间0.5~1h。在上述技术方案中，步骤（3）上一步所得溶液或所制微球置于20℃环境中24h。。在上述技术方案中，步骤（4）将上一步所得凝胶或微球置于再生浴（可为盐酸、硫酸等酸性溶液或乙醇、丙酮等有机溶剂）制得再生纤维素材料。本专利技术与现有纤维素材料相比，具有以下优点：（1）本专利技术所需设备简单，工艺流程简单，成本低廉，易于生产。（2）本专利技术通过一种简单的预交联技术，显著的降低了再生纤维素材料的结晶度，为其功能化改性提供了重要基础，扩大了其应用范围，提高的纤维素材料的应用价值。附图说明图1是本专利技术实施实例1产物的XRD谱图及其相应的结晶度。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面将结合实施实例和附图对本专利技术作进一步解释。但需要特别说明的是，实施实例仅用于对本专利技术进行进一步解释，本专利技术要求保护的范围并不局限于实施实例表示的范围。实施实例1将5g微晶纤维素（标记为MC）溶于-5℃氢氧化钠/尿素95ml溶液中，将所得溶液离心脱气之后，取10ml置于玻璃皿中，静置20℃环境中24h；然后加入再生浴制得再生纤维素凝胶。在再生过程中，分别考察了5wt%盐酸溶液、70wt%乙醇溶液对再生纤维素材料结晶度的影响，分别标记为Cb、Cb/ECC。将5g竹纤维素溶于-5℃氢氧化钠/尿素95ml溶液中，然后将纤维素溶液置于冰浴中，逐滴加入800ml交联剂环氧氯丙烷，同时进行机械搅拌，转速为5000rpm，搅拌时间0.5h；将上一步所得溶液离心脱气之后，取10ml置于玻璃皿中，静置20℃环境中24h；然后加入5wt%盐酸溶液制得再生纤维素凝胶，标记为Cb/PCC。通过图1的XRD谱图以及相应的结晶度可以看到，相比与微晶纤维素MC，传统方法所得到的再生纤维素材料Cb、Cb/ECC表现出明显减低的峰强度，但结晶度仍然很高（分别达到79.30%和43.12%），然而通过我们的方法所得到的再生纤维素材料Cb/PCC表现出无定型的XRD谱图，同时结晶度只有7.65%。由此表明，通过将纤维素溶液与交联剂预混合，能够有效的抑制纤维素分子的有序结晶，显著降低再生纤维素材料的结晶度，使大部分的纤维素呈现无定型状态，从而为其下一步的功能化改性及应用提供了重要基础。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低结晶度再生纤维素材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）制备浓度为4~8wt%的纤维素溶液;（2）将上述纤维素溶液置于冰浴中，逐滴加入交联剂，同时进行机械搅拌，转速为5000 rpm，搅拌时间0.5~1h；（3）将上一步所得溶液离心脱气之后，将此溶液置于20℃环境中24h，制备纤维素凝胶或膜；或以所得溶液作为分散相，将白矿油并加入表面活性剂适量Span80作为连续相，采用乳化法制备纤维素微球，磁力搅拌24h，转速2000rpm；（4）将上一步所得凝胶、膜或微球加入置于再生浴制得再生纤维素材料。

【技术特征摘要】
1.一种低结晶度再生纤维素材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）制备浓度为4~8wt%的纤维素溶液;（2）将上述纤维素溶液置于冰浴中，逐滴加入交联剂，同时进行机械搅拌，转速为5000rpm，搅拌时间0.5~1h；（3）将上一步所得溶液离心脱气之后，将此溶液置于20℃环境中24h，制备纤维素凝胶或膜；或以所得溶液作为分散相，将白矿油并加入表面活性剂适量Span80作为连续相，采用乳化法制备纤维素微球，磁力搅拌24h，转速2000rpm；（4）将上一步所得凝胶、膜或微球加入置于再生浴制得再生纤维素材料。2.根据权利要求1所述的一种低结晶度再生纤维素材料的制备方法，其特征在于步骤（1）所使用纤维素为微晶纤维，细菌纤维，竹纤维，麻纤维以及纤维素衍生物等，纤维素浓度为4%~8%。3.根据权利要求1所述的一种低结晶度再生纤维素材料的制备方法，其特征在于步骤（1）所使用纤维素溶剂可为NaOH/尿素、NaOH/硫脲以及离子液体（可为1-Butyl-3-methylimidazo...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜开峰，乔亮智，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51