一种改性生物质纤维及其制备方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种改性生物质纤维及其制备方法和装置，属于生物质纤维制备领域。一种改性生物质纤维及其制备方法和装置，预处理溶剂创新采用绿色快速的氢氧化钠/尿素混合溶液。利用一定温度下氢氧化钠在水中形成的水合物会对纤维素分子间和分子内的氢键产生破坏，使得纤维素分子间发生溶胀、溶解，减少在机械力化学法制备纳米纤维素过程中的机械能消耗，降低反应难度。突破纳米纤维素的传统制备方法，采用新兴的机械力化学法以生物质纤维中的典型代表木质纤维素为原料制备纳米纤维素，并对机械力化学法的制备机理进行研究。

A modified biomass fiber and its preparation method and device

The invention discloses a modified biomass fiber and a preparation method and device thereof, belonging to the field of biomass fiber preparation. The invention relates to a modified biomass fiber and a preparation method and device thereof. The green and fast sodium hydroxide / urea mixed solution is innovatively used as the pretreatment solvent. The hydrate formed by sodium hydroxide in water at a certain temperature will destroy the hydrogen bond between and within the cellulose molecules, making the cellulose molecules swelling and dissolving, reducing the mechanical energy consumption in the process of preparing nano cellulose by mechanochemical method, and reducing the difficulty of reaction. Breaking through the traditional preparation method of nano cellulose, a new mechanochemical method was used to prepare nano cellulose from the typical representative lignocellulose of biomass fiber, and the preparation mechanism of mechanochemical method was studied.

【技术实现步骤摘要】
一种改性生物质纤维及其制备方法和装置
本专利技术涉及生物质纤维制备领域，尤其涉及一种改性生物质纤维及其制备方法和装置。
技术介绍
纤维是指由连续或不连续的细丝组成的物质。在动植物体内，纤维在维系组织方面起到重要作用。纤维用途广泛，可织成细线、线头和麻绳，造纸或织毡时还可以织成纤维层；同时也常用来制造其他物料，及与其他物料共同组成复合材料，原有的纤维通常功能性较差，使用范围相对较窄，实用性相对较低。现有的一种改性生物质纤维及其制备方法和装置，制备过程复杂，并且研磨装置无法进行筛分。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决制备过程复杂，并且研磨装置无法进行筛分的问题，而提出的一种改性生物质纤维及其制备方法和装置。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种改性生物质纤维及其制备方法，包括以下步骤；S1、称取定量软木纸浆放置在电热恒温箱中，在80-82℃下，保持恒温干燥至恒重；S2、配置质量分数为7.5％氢氧化钠溶液和质量分数为10％尿素溶液，之后将两组溶液按照一定比例进行混合，之后放入冰箱之中预冷处理，制成氢氧化钠/尿素混合溶液；S3、将冰箱中预冷处理至-10℃的氢氧化钠/尿素混合溶液取出，并取6gS1中干燥的纸浆，加入其中，快速搅拌溶解5min；S4、使用一种改性生物质纤维制备装置对氢氧化钠/尿素混合溶液预处理过的生物质纤维素浆料进行机械研磨，浆料固含量为1.2％；S5、首先，将纤维素浆料在磨盘距离为3个单位时，研磨5次；然后，将磨盘距离减小到两个单位继续研磨5次。再将双磨盘距离减小至1个单位，继续研磨5次；最后，将双磨盘距离减小到0.5个单位，研磨20次，研磨完成；S6、将研磨后所得纳米纤维素加蒸馏水反复离心洗涤至PH为中性，得到纳米纤维素悬浮溶液，样品制备完成。优选地，所述S2中氢氧化钠溶液和尿素溶液之间按照1：1.2的比例混合。优选地，所述S5研磨过程中磨盘转速均保持在1600r/min左右。一种改性生物质纤维制备装置，应用于一种改性生物质纤维及其制备方法，包括：主体外壳、基座和过滤筛，所述主体外壳下端与基座上端固定连接，所述主体外壳上端内部活动套接有过滤筛，所述主体外壳内部固定安装有驱动机构，所述驱动机构下端与研磨盘轴心固定连接，所述研磨盘活动套接在基座内部，所述驱动机构左右两侧与震动机构啮合连接，所述震动机构上端与过滤筛左右两侧固定连接，所述主体外壳内部设置有输料槽，所述输料槽下端出口设置在基座内部,所述基座前侧设置有出料口。优选地，所述驱动机构包括：伺服电机、转动齿轮、转动轮、转动筒、移动块和转动轴，所述主体外壳上方内部固定安装有伺服电机，所述伺服电机主轴下端从上到下依次与转动齿轮轴心和转动轮轴心固定连接，所述转动齿轮内侧与转动筒啮合连接，所述转动筒下端与转动轴上端固定连接，所述转动轴上侧活动安装有移动块，所述移动块内侧与转动轮上设置的螺纹槽相匹配，所述转动轴下端与研磨盘上端轴心固定连接。优选地，所述震动机构包括：传动齿轮、传动轴、转动斜齿轮、传动斜齿轮、固定轴、转动半齿轮、转动内齿套和连接杆，所述转动筒左右两侧与传动齿轮啮合连接，所述传动齿轮轴心与传动轴中部固定连接，所述传动轴上端与转动斜齿轮轴心固定连接，所述传动轴下端与主体外壳内壁活动连接，所述转动斜齿轮与传动斜齿轮啮合连接，所述传动斜齿轮轴心与固定轴靠内一端固定连接，所述固定轴靠外一端与主体外壳内壁活动连接，所述固定轴中部与转动半齿轮轴心固定连接，所述转动半齿轮活动套接在转动内齿套内部，所述转动内齿套上端中部与连接杆下端固定连接，所述连接杆另一端与过滤筛上端左右两侧固定连接。与现有技术相比，本专利技术提供了一种改性生物质纤维及其制备方法和装置，具备以下有益效果：1.本专利技术预处理溶剂创新采用绿色快速的氢氧化钠/尿素混合溶液。利用一定温度下氢氧化钠在水中形成的水合物会对纤维素分子间和分子内的氢键产生破坏，使得纤维素分子间发生溶胀、溶解，减少在机械力化学法制备纳米纤维素过程中的机械能消耗，降低反应难度。突破纳米纤维素的传统制备方法，采用新兴的机械力化学法以生物质纤维中的典型代表木质纤维素为原料制备纳米纤维素，并对机械力化学法的制备机理进行研究。附图说明图1为本专利技术提出的一种改性生物质纤维及其制备装置的整体示意图；图2为本专利技术提出的一种改性生物质纤维及其制备装置的拆分示意图；图3为本专利技术提出的一种改性生物质纤维及其制备装置的拆分示意图。图中标号说明：101、主体外壳、102基座、103过滤筛、104研磨盘、105输料槽、201伺服电机、202转动齿轮、203转动轮、204转动筒、205移动块、206转动轴、301传动齿轮、302传动轴、303转动斜齿轮、304传动斜齿轮、305固定轴、306转动半齿轮、307转动内齿套、308连接杆。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。实施例1：一种改性生物质纤维及其制备方法，包括以下步骤；S1、称取定量软木纸浆放置在电热恒温箱中，在80-82℃下，保持恒温干燥至恒重；S2、配置质量分数为7.5％氢氧化钠溶液和质量分数为10％尿素溶液，之后将两组溶液按照一定比例进行混合，之后放入冰箱之中预冷处理，制成氢氧化钠/尿素混合溶液；S3、将冰箱中预冷处理至-10℃的氢氧化钠/尿素混合溶液取出，并取6gS1中干燥的纸浆，加入其中，快速搅拌溶解5min；S4、使用一种改性生物质纤维制备装置对氢氧化钠/尿素混合溶液预处理过的生物质纤维素浆料进行机械研磨，浆料固含量为1.2％；S5、首先，将纤维素浆料在磨盘距离为3个单位时，研磨5次；然后，将磨盘距离减小到两个单位继续研磨5次。再将双磨盘距离减小至1个单位，继续研磨5次；最后，将双磨盘距离减小到0.5个单位，研磨20次，研磨完成；S6、将研磨后所得纳米纤维素加蒸馏水反复离心洗涤至PH为中性，得到纳米纤维素悬浮溶液，样品制备完成。进一步，优选地，S2中氢氧化钠溶液和尿素溶液之间按照1：1.2的比例混合。进一步，优选地，S5研磨过程中磨盘转速均保持在1600r/min左右。实施例2：S1、称取定量软木纸浆放置在电热恒温箱中，在80-82℃下，保持恒温干燥至恒重；S2、配置氢氧化钠溶液和尿素溶液，之后将两组溶液按照一定比例进行混合，之后放入冰箱之中预冷处理，制成氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性生物质纤维及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤；/nS1、称取定量软木纸浆放置在电热恒温箱中，在80-82℃下，保持恒温干燥至恒重；/nS2、配置质量分数为7.5%氢氧化钠溶液和质量分数为10%尿素溶液，之后将两组溶液按照一定比例进行混合，之后放入冰箱之中预冷处理，制成氢氧化钠/尿素混合溶液；/nS3、将冰箱中预冷处理至-10℃的氢氧化钠/尿素混合溶液取出，并取6gS1中干燥的纸浆，加入其中，快速搅拌溶解5min；/nS4、使用一种改性生物质纤维制备装置对氢氧化钠/尿素混合溶液预处理过的生物质纤维素浆料进行机械研磨，浆料固含量为1.2%；/nS5、首先，将纤维素浆料在磨盘距离为3个单位时，研磨5次；然后，将磨盘距离减小到两个单位继续研磨5次；/n再将双磨盘距离减小至1个单位，继续研磨5次；最后，将双磨盘距离减小到0.5个单位，研磨20次，研磨完成；/nS6、将研磨后所得纳米纤维素加蒸馏水反复离心洗涤至PH为中性，得到纳米纤维素悬浮溶液，样品制备完成。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性生物质纤维及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤；
S1、称取定量软木纸浆放置在电热恒温箱中，在80-82℃下，保持恒温干燥至恒重；
S2、配置质量分数为7.5%氢氧化钠溶液和质量分数为10%尿素溶液，之后将两组溶液按照一定比例进行混合，之后放入冰箱之中预冷处理，制成氢氧化钠/尿素混合溶液；
S3、将冰箱中预冷处理至-10℃的氢氧化钠/尿素混合溶液取出，并取6gS1中干燥的纸浆，加入其中，快速搅拌溶解5min；
S4、使用一种改性生物质纤维制备装置对氢氧化钠/尿素混合溶液预处理过的生物质纤维素浆料进行机械研磨，浆料固含量为1.2%；
S5、首先，将纤维素浆料在磨盘距离为3个单位时，研磨5次；然后，将磨盘距离减小到两个单位继续研磨5次；
再将双磨盘距离减小至1个单位，继续研磨5次；最后，将双磨盘距离减小到0.5个单位，研磨20次，研磨完成；
S6、将研磨后所得纳米纤维素加蒸馏水反复离心洗涤至PH为中性，得到纳米纤维素悬浮溶液，样品制备完成。


2.根据权利要求1所述一种改性生物质纤维及其制备方法，其特征在于：所述S2中氢氧化钠溶液和尿素溶液之间按照1：1.2的比例混合。


3.根据权利要求1所述一种改性生物质纤维及其制备方法，其特征在于：所述S5研磨过程中磨盘转速均保持在1600r/min左右。


4.一种改性生物质纤维制备装置，其特征在于：应用于一种改性生物质纤维及其制备方法，包括：主体外壳（101）、基座（102）和过滤筛（103），所述主体外壳（101）下端与基座（102）上端固定连接，所述主体外壳（101）上端内部活动套接有过滤筛（103），所述主体外壳（101）内部固定安装有驱动机构，所述驱动机构下端与研磨盘（104）轴心固定连接，所述研磨盘（104）活动套接在基座（102）内部，所述驱动机构左右两侧与震动机构啮合连接，所述震动机构上端与过滤筛（103）左右两侧固定连接，所述主体...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴培，丁诗娟，
申请(专利权)人：长沙师范学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43