荧光纳米纤维素及其制备方法技术

本发明专利技术实施例提供一种荧光纳米纤维素及其制备方法，包括的各原料组分配比如下：10～1000份的纤维素、10000～20000份的有机溶剂、5～50份的催化剂、5～50份的脱水剂和5～100份的荧光染料，荧光染料具有能够与羟基反应的基团。方法包括：将催化剂和脱水剂溶解在有机溶剂中制得溶液，加入纤维素后制得前躯体溶液；将荧光染料制成荧光染料溶液并加入到前躯体溶液中得到混合液，经球磨、洗涤、离心后即得。还提供一种分散于有机溶剂的荧光纳米纤维素的制备方法，采用上述的方法制备得到荧光纳米纤维素；在其上接枝长碳链即可。本发明专利技术方案简单易行，具备普适性，且仅需纤维素为主要原料，大幅度降低了成本，所制备的荧光纳米纤维素光化学活性优良且分散性好。

Fluorescent nano cellulose and its preparation

【技术实现步骤摘要】
荧光纳米纤维素及其制备方法
本专利技术属于纤维素纳米化及功能化领域，尤其涉及一种荧光纳米纤维素及其制备方法。
技术介绍
荧光检测是一种高灵敏度、高选择性的分析检测技术，具有灵敏度高、响应时间短、操作方便等优点，目前在药物分析、生物技术、医疗诊断、细胞成像、遗传分析和荧光示踪等领域具有广泛应用。常用的荧光标记物主要包括荧光染料(有机染料)如异硫氰酸荧光素、菁染料、苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、1-芘甲酸及量子点等。但是由于荧光分子通常容易聚集导致发生荧光淬灭，因此需要增加荧光分子之间的距离。纤维素是一种天然高分子，纤维素羟基之间存在大量氢键网络结构，通过化学和物理方法，可以将纤维素之间的氢键网络结构破坏，使纤维素解纤制备纳米纤维素。与纤维素和微晶纤维素相比，纳米纤维素具有高结晶度、高强度、高杨氏模量等优点，其制备和应用研究成为目前国内外纤维素研究领域的热点。可以将荧光小分子修饰到纳米纤维素上来抑制荧光小分子的团聚，同时还可以使得兼具纳米纤维素的优势。而目前的纳米纤维素基本以纤维素为原料通过化学或物理的方法得到，且为了得到均匀分散的纳米纤维素，以纤维素为原料得到的纳米纤维素通常接枝有改性剂，例如酸酐、酰氯等，此外还有一些需要接枝长碳链以得到易于分散于有机溶剂的纳米纤维素，对于前者，如果直接采用现成的纳米纤维素为原料制备荧光纳米纤维素，导致成本很高；如果直接以纤维素为原料，则至少需要两步法进行，还需要加入大量改性剂，导致工艺繁琐、操作繁杂且成本高和资源浪费；对于后者，由于荧光分子无法与长碳链进行接枝，导致此类纳米纤维素无法具有荧光特性。
技术实现思路
在下文中给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种荧光纳米纤维素及其制备方法。本专利技术的技术解决方案为：根据一方面提供一种荧光纳米纤维素，其所包括的各原料组分按重量份的配比如下：10～1000份的纤维素、10000～20000份的有机溶剂、5～50份的催化剂、5～50份的脱水剂和5～100份的荧光染料，其中，所述荧光染料具有能够与羟基反应的基团。优选的，所述荧光纳米纤维素所包括的各原料组分按重量份的配比如下：800～1000份的纤维素、10000～20000份的有机溶剂、30～50份的催化剂、30～50份的脱水剂和20～50份的荧光染料。优选的，所述纤维素为微晶纤维素、棉纤维素、玉米芯纤维素、细菌纤维素、微纤化纤维素、CF11纤维素、棉短绒纤维素中的一种或几种。优选的，所述荧光染料为苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、1-芘甲酸、荧光素异硫氰酸酯、罗丹明b异硫氰酸酯中的一种或几种。优选的，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶、N-羟基琥珀酰亚胺中的一种或几种。优选的，所述脱水剂为二环己基碳二亚胺、N,N’-二环己基脲中的一种或几种。根据另一方面提供一种荧光纳米纤维素的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将催化剂和脱水剂溶解在有机溶剂中一部分制得溶液，并将纤维素加入到所述溶液中经分散制得前躯体溶液；将荧光染料溶解在有机溶剂中剩余部分，得到荧光染料溶液；将所述荧光染料溶液加入到所述前躯体溶液中得到混合液，将所述混合液进行球磨即得荧光纳米纤维素分散液；对所述荧光纳米纤维素分散夜进行洗涤、离心后即得荧光纳米纤维素。优选的，所述方法中，将混合液置于球磨罐中并将所述球磨罐置于球磨机上球磨，球磨的转速为300～500转/分钟；所述球磨的时间为1～24小时。根据第三方面提供一种分散于有机溶剂的荧光纳米纤维素的制备方法，包括以下步骤：采用上述的方法制备得到荧光纳米纤维素；在所述荧光纳米纤维素上接枝长碳链即可。根据第四方面提供一种分散于有机溶剂的荧光纳米纤维素，采用上述的方法制得。本专利技术实施例所提供的方法和所制备的荧光纳米纤维素，以纤维素和荧光染料为主要原料，通过机械化学一步法(也即边球磨边进行荧光染料的接枝)即获取了具有荧光效应的纳米纤维素，其中，以纤维素为原料，该原料其具有来源广泛、储量丰富、可再生、无污染等优点；再者，本专利技术实施例原料中不再涉及其他改性剂，相应也降低了成本；以及，本专利技术实施例方法不需要加压、升温等步骤，仅需一步便可直接获取产品，极大简化了工艺流程和操作的繁杂性；最后，采用本专利技术实施例的方法，在获取相应荧光纳米纤维素后，再进行长碳链的接枝，很容易得到易分散于有机溶剂的荧光纳米纤维素。综上，本专利技术制备方法简单易行，具备普适性，且仅需纤维素为主要原料，大幅度降低了成本，所制备的荧光纳米纤维素光化学活性优良且分散性好。附图说明所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本专利技术实施例提供的制备荧光纳米纤维素的流程示意图；图2为本专利技术实施例所用原料纤维素的SEM照片；图3为根据本专利技术实施例1所得产物的TEM照片；图4为根据本专利技术实施例得到的球磨后产物图；其中上图是在日光照射下的产物图，下图是在365nm紫外灯照射下的产物图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本专利技术。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本专利技术。在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。正如
技术介绍
所提到的，现有技术中，要么存在以纤维素为原料制备得到荧光纤维素，但该产品不具备纳米纤维素的优势，而为了获取具有荧光效应的纳米纤维素，通常想到的做法是要么直接以纳米纤维素为原料，而本领域技术人员知晓，为了保证分散性，市售的纳米纤维素通常接枝有改性剂基团例如酸酐、酰氯等，这时只需要选择能与这些基团可以接枝的荧光染料即可，但是，这样的话，一是市售纳米纤维素价格比较高，而是，如果直接以纤维素为原料，先制备此类市售的纳米纤维素，再进行接枝，则至少需要两步进行，且涉及原料较多，工艺条件也比较复杂，成本也比较高。此外还有一些需要接枝长碳链以得到易分散于有机溶剂的纳米纤维素，由于荧光分子无法与长碳链进行接枝，导致此类纳米纤维素无法具有荧光特性。基于上述问题，本专利技术实施例提供一种荧光纳米纤维素的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将催化剂和脱水剂溶解在有机溶剂中一部分制得溶液，并将纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种荧光纳米纤维素，其特征在于，所述荧光纳米纤维素所包括的各原料组分按重量份的配比如下：10～1000份的纤维素、10000～20000份的有机溶剂、5～50份的催化剂、5～50份的脱水剂和5～100份的荧光染料，其中，所述荧光染料具有能够与羟基反应的基团。/n

【技术特征摘要】
1.一种荧光纳米纤维素，其特征在于，所述荧光纳米纤维素所包括的各原料组分按重量份的配比如下：10～1000份的纤维素、10000～20000份的有机溶剂、5～50份的催化剂、5～50份的脱水剂和5～100份的荧光染料，其中，所述荧光染料具有能够与羟基反应的基团。


2.根据权利要求1所述的一种荧光纳米纤维素，其特征在于，所述荧光纳米纤维素所包括的各原料组分按重量份的配比如下：
800～1000份的纤维素、10000～20000份的有机溶剂、30～50份的催化剂、30～50份的脱水剂和20～50份的荧光染料。


3.根据权利要求1或2所述的一种荧光纳米纤维素，其特征在于，所述纤维素为微晶纤维素、棉纤维素、玉米芯纤维素、细菌纤维素、微纤化纤维素、CF11纤维素、棉短绒纤维素中的一种或几种。


4.根据权利要求1或2所述的一种荧光纳米纤维素，其特征在于，所述荧光染料为苝-3,4,9,10-四羧酸二酐、1-芘甲酸、荧光素异硫氰酸酯、罗丹明b异硫氰酸酯中的一种或几种。


5.根据权利要求1或2所述的一种荧光纳米纤维素，其特征在于，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶、N-羟基琥珀酰亚胺中的一种或几种。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：慈吉良，王涛，吕毅，于长清，李淑琴，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11