【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纤维素改性的。更具体地，涉及一种疏水纳米纤维素及其制备方法和应用。
技术介绍
1、为了缓解环境压力，天然生物质聚合物因具有环境友好、可生物降解、可再生、高化学稳定性等优点而成为有前景的材料候选者。目前，纤维素纳米材料已经发展起来，如纤维素纳米纤维(cnf)、纤维素纳米晶体(cnc)、再生纤维素(rc)和细菌纤维素(bc)等。然而，纳米纤维素中丰富的羟基提供了很强的化学改性能力的同时导致了高亲水性和很强的吸湿性，限制了纤维素纳米材料的使用。因此需要对纤维素进行改性。
2、一些现有技术中，首先用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(tempo)氧化预处理纤维素，再采用两步法疏水改性纳米纤维素，第一步用戊二酸酐、丙酸酐作为复合酸酐为酯化改性纳米纤维素的试剂；第二步用1-三癸胺和正癸胺通过静电吸附作用与酯化改性的纳米纤维素反应形成络合物。制备得到的纤维素涂布在纸张表面能赋予纸张疏水性。其疏水性较好，能延缓纸张的保存时间，但是制备步骤较为繁琐。
3、又一些现有技术中，通过透明成核母粒，即钠米丁苯橡胶与有机磷酸盐na-11的混合物，与聚丙烯等材料共混，获得高透明低雾度的膜材料。透光率在95％时雾度为8％，透光率为90％时雾度在11％左右。该膜的透光率较高但雾度仍较高，且具有不可降解的缺点。
技术实现思路
1、基于以上问题，本专利技术提供了一种新的疏水纳米纤维素及其制备方法和应用，由该疏水纳米纤维素制备得到的纳米纤维素膜具有独特的结构，且具有好的疏水性、高透明性
2、一方面，本专利技术提供一种疏水纳米纤维素，所述疏水纳米纤维素为表面经疏水改性剂进行改性的纳米纤维素；且
3、所述疏水改性剂为含苯环的异氰酸酯基改性剂。
4、进一步地，所述疏水纳米纤维素具有扫帚状结构。
5、进一步地，所述疏水纳米纤维素具有由若干疏水纳米纤维经共价键相互作用而成的类扫帚的二维束带结构。
6、进一步地，所述疏水纳米纤维素的直径为2-50nm。
7、进一步地，所述疏水纳米纤维的直径在10nm以下，优选为1-4nm。
8、进一步地，所述含苯环的异氰酸酯基改性剂选自含苯环的单异氰酸酯和含苯环的双异氰酸酯中的一种或几种。
9、进一步地，所述含苯环的单异氰酸酯选自3,4-二氯苯基异氰酸酯、对氯苯基异氰酸酯、3,5-二氯苯基异氰酸酯和苯基异氰酸酯中的一种或几种。
10、进一步地，所述含苯环的双异氰酸酯选自4,4-亚甲基双-(异氰酸苯酯)、甲苯二异氰酸酯中的一种或几种。
11、进一步地，所述纳米纤维素为脱去木质纤维素的天然纤维素经机械化学法处理得到。
12、进一步地，所述纳米纤维素中的羟基与疏水改性剂中异氰酸酯基的摩尔比为3.5:1～1:1，更优选为2:1～1:1。
13、进一步地，所述疏水纳米纤维素中还含有纳米粒子。
14、更进一步地，所述纳米粒子选自亲水性纳米粒子和/或疏水性纳米粒子。
15、又一方面，本专利技术提供如上所述的疏水纳米纤维素的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
16、将脱去木质纤维素的天然纤维素与疏水改性剂在非质子极性有机溶剂存在的条件下混合，采用机械化学法对原料进行纳米化改性，去除多余的疏水改性剂，得所述疏水纳米纤维素。
17、进一步地，所述天然纤维素的羟基与所述疏水改性剂中异氰酸酯基的摩尔比为3.5:1～1:1，更优选为2:1～1:1。
18、进一步地，所述脱去木质纤维素的天然纤维素与疏水改性剂的质量比为1:1～1:4。示例性的，所述脱去木质纤维素的天然纤维素与疏水改性剂的质量比包括但不限于为1:1～1:8、1:1.7～1:4等。
19、进一步地，所述天然纤维素与所述非质子极性有机溶剂的质量比为0.5～5:100。
20、进一步地，所述非质子极性有机溶剂选自二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、和n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
21、本技术方案中，机械化学法是通过将反应混合物进行物理破碎，破碎的同时伴随着纤维素纤维表面上的羟基发生氨基甲酸酯化反应。
22、进一步地，所述机械化学法为球磨、盘磨中的一种。
23、进一步地，所述球磨的转速为200-500rpm，时间为0.5-12h。
24、又一方面，本专利技术提供一种纳米纤维素膜，所述纳米纤维素膜为由如上所述的疏水纳米纤维素经分散于有机溶剂中后，浇筑成膜得到。
25、进一步地，所述纳米纤维素膜为由将离心清洗去除多余的改性剂后的疏水纳米纤维素，在玻璃基板上浇筑成膜，在60-100℃下干燥2-12h，膜厚度控制优选为15-45μm。
26、进一步地，所述纳米纤维素膜中，还掺杂有纳米粒子。
27、进一步地，所述纳米粒子选自亲水性纳米粒子和/或疏水性纳米粒子。
28、进一步地，所述纳米纤维素膜的透明度为57％-91％，雾度为2％-52％。
29、又一方面，本专利技术提供一种疏水防油纸，所述疏水防油纸由如上所述的疏水纳米纤维素经分散于有机溶剂中后，涂布于纸张表面得到。
30、本专利技术的有益效果如下：
31、本专利技术提供的疏水纳米纤维素具有独特的扫帚结构，该独特的扫帚结构赋予其具有成膜性好，黏附性高等特性。由该疏水纳米纤维素制备得到的纳米纤维素膜具有好的疏水性、高透明性、低雾度、低粗糙度以及好的可降解性等特点。
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1.一种疏水纳米纤维素，其特征在于，所述疏水纳米纤维素为表面经疏水改性剂进行改性的纳米纤维素；且
2.根据权利要求1所述的疏水纳米纤维素，其特征在于，所述疏水纳米纤维素具有扫帚状结构；
3.根据权利要求1所述的疏水纳米纤维素，其特征在于，所述含苯环的异氰酸酯基改性剂选自含苯环的单异氰酸酯和含苯环的双异氰酸酯中的一种或几种；
4.根据权利要求3所述的疏水纳米纤维素，其特征在于，所述纳米纤维素为脱去木质纤维素的天然纤维素经机械化学法处理得到；
5.根据权利要求1所述的疏水纳米纤维素，其特征在于，所述疏水纳米纤维素中还含有纳米粒子；
6.如权利要求1-5任一项所述的疏水纳米纤维素的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述天然纤维素的羟基与所述疏水改性剂中异氰酸酯基的摩尔比为3.5:1～1:1，更优选为2:1～1:1；和/或
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述机械化学法为球磨、盘磨中的一种；
9.一种纳米纤维素膜，其特征在于，所述
10.一种疏水防油纸，其特征在于，所述疏水防油纸由如权利要求1-5任一项所述的疏水纳米纤维素经分散于有机溶剂中后，涂布于纸张表面得到。
...【技术特征摘要】
1.一种疏水纳米纤维素，其特征在于，所述疏水纳米纤维素为表面经疏水改性剂进行改性的纳米纤维素；且
2.根据权利要求1所述的疏水纳米纤维素，其特征在于，所述疏水纳米纤维素具有扫帚状结构；
3.根据权利要求1所述的疏水纳米纤维素，其特征在于，所述含苯环的异氰酸酯基改性剂选自含苯环的单异氰酸酯和含苯环的双异氰酸酯中的一种或几种；
4.根据权利要求3所述的疏水纳米纤维素，其特征在于，所述纳米纤维素为脱去木质纤维素的天然纤维素经机械化学法处理得到；
5.根据权利要求1所述的疏水纳米纤维素，其特征在于，所述疏水纳米纤维素中还含有纳米粒子；
6.如权利要求1-5任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏，黄勇，陈茜，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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