一种桑枝皮纳米纤维素晶须的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种桑枝皮纳米纤维素晶须的制备方法，包括以下步骤：将桑枝皮纤维在硝酸乙醇溶液中进行第一次酸解反应，得到桑枝皮微晶纤维素；将所述桑枝皮微晶纤维素在硫酸溶液中进行第二次酸解反应，得到桑枝皮纳米纤维素晶须。本发明专利技术利用两步酸解的方法制备桑枝皮纳米纤维素晶须，得到纳米纤维素晶须长径比大，形态均一，具有较高的比表面积，适用于作为复合材料的增强相。实验结果表明，本发明专利技术制备的桑枝皮纤维素纳米晶须长度为120～200nm，宽度为20～60nm，表现出较大的长径比。

A preparation method of mulberry bark nano cellulose whiskers

The present invention provides a method for preparing mulberry bark nano cellulose whiskers, which comprises the following steps: mulberry bark fiber in nitric acid ethanol solution for the first time by acid hydrolysis reaction, mulberry bark microcrystalline cellulose; the mulberry bark of microcrystalline cellulose in sulfuric acid solution for second times by acid hydrolysis reaction, mulberry bark nano cellulose whiskers. The preparation of mulberry bark nano cellulose whiskers by using the method of two step acid solution, nano cellulose whiskers with large length diameter ratio and uniform shape, has a high specific surface area, suitable for the composite material as a reinforcing phase. The experimental results show that the prepared mulberry cellulose nano whiskers length is 120 ~ 200nm, width of 20 ~ 60NM, shows a larger ratio of length to diameter.

【技术实现步骤摘要】
一种桑枝皮纳米纤维素晶须的制备方法
本专利技术涉及一种纳米纤维素的
，特别涉及一种桑枝皮纳米纤维素晶须的制备方法。
技术介绍
纤维素是一种广泛存在于自然界中的可再生有机高分子，具有无毒、环境友好、易于改性和低密度等优点，纤维素独特的性质使其具有巨大的潜在应用价值。纳米纤维素晶须是由纤维素经酸水解得到的产物，呈棒状，具有杨氏模量高、表面张力大等特性，具有独特的机械性能，在医药材料、离子吸附与交换材料、生物功能材料等方面有广泛的应用。目前制备纤维素纳米晶须的方法主要有酸水解法、生物酶法和物理机械法，其中生物酶法和物理机械法由于价格昂贵、需要使用特殊的设备等原因应用并不广泛，酸水解法利用渗透进入的酸电离出氢离子，使纤维素分子链的糖苷键催化断裂，破除无定形区使纤维素降解，得到纤维素纳米晶须。传统的酸解法直接将木材和棉絮等纤维原料浸于酸中进行酸解，这种一步酸解的方法制备的纤维素纳米晶须粒径不均匀，长径比难以控制。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种桑枝皮纳米纤维素晶须的制备方法，利用两步酸解的方法制备桑枝皮纳米纤维素晶须，得到的纤维素纳米晶须长径比大，形态均一，适用作静电纺纳米膜和复合材料的增强相。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种桑枝皮纳米纤维素晶须的制备方法，包括以下步骤：将桑枝皮纤维在硝酸乙醇溶液中进行第一酸解，得到桑枝皮微晶纤维素；将所述桑枝皮微晶纤维素在硫酸溶液中进行第二酸解，得到桑枝皮纳米纤维素晶须。优选的，所述硝酸乙醇溶液中硝酸和乙醇的体积比为1:3～5。优选的，所述桑枝皮纤维与硝酸乙醇溶液的浴比为1:23～25。优选的，所述第一酸解的温度为90～100℃；所述第一酸解的时间为1～25h。优选的，所述硫酸溶液的质量浓度为60～70％。优选的，所述桑枝皮微晶纤维素的质量与硫酸溶液的体积比为1g:8～15ml。优选的，所述第二酸解的温度为50～70℃；所述第二酸解的时间为15～30min。优选的，所述第二次酸解后还包括：将所述第二酸解得到的产物依次离心、透析、超声波清洗和干燥。优选的，所述透析的时间为60～72h。优选的，所述干燥为冷冻干燥。本专利技术提供了一种桑枝皮纳米纤维素晶须的制备方法，包括以下步骤：将桑枝皮纤维在硝酸乙醇溶液中进行第一酸解，得到桑枝皮微晶纤维素；将所述桑枝皮微晶纤维素在硫酸溶液中进行第二酸解，得到桑枝皮纳米纤维素晶须。桑枝皮资源丰富、成本廉价，本专利技术采用桑枝皮纤维为原料制备纳米纤维素晶须，又提高了桑枝皮资源综合利用价值；并且本专利技术利用两步酸解的方法制备桑枝皮纳米纤维素晶须，得到纳米纤维素晶须长径比大，形态均一，适用于作为复合材料的增强相。实验结果表明，本专利技术制备的桑枝皮纤维素纳米晶须长度为120～200nm，宽度为20～60nm，表现出较大的长径比。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的桑枝皮纤维素纳米晶须的扫描电子显微镜照片；图2为本专利技术实施例1制备的桑枝皮纤维素纳米晶须的粒径分布图。具体实施方式本专利技术提供了一种桑枝皮纳米纤维素晶须的制备方法，包括以下步骤：将桑枝皮纤维在硝酸乙醇溶液中进行第一酸解，得到桑枝皮微晶纤维素；将所述桑枝皮微晶纤维素在硫酸溶液中进行第二酸解，得到桑枝皮纳米纤维素晶须。本专利技术以桑枝皮纤维为原料制备纳米纤维素晶须，桑树枝条全杆分为木质部、韧皮部和髓芯，桑枝皮纤维来源于桑树枝条的韧皮部分，约占全杆总质量的26～30％，桑枝皮纤维中含有多种不同的化学成分，主要包括纤维素部分和非纤维素部分，其中纤维素含量约为30％左右，非纤维素部分主要包括半纤维素、果胶、木质素、灰分等。本专利技术对桑枝皮纤维的来源没有特殊要求，可以使用机械方法从桑枝皮韧皮部分剥离得到，也可以直接以市售的桑枝皮纤维作为原料。本专利技术将桑枝皮纤维在硝酸乙醇溶液中进行第一酸解，得到桑枝皮微晶纤维素。在本专利技术中，所述硝酸乙醇溶液由硝酸和乙醇配制得到，所述硝酸和乙醇的体积比优选为1:3～5，更优选为1:3.5～4.5，最优选为1:4；所述硝酸硝酸优选为质量分数为65％的浓硝酸；所述乙醇优选为无水乙醇。本专利技术优选将硝酸加入乙醇中，得到硝酸乙醇溶液。本专利技术优选将硝酸分多份加入乙醇中，更优选将硝酸分为10～20份加入乙醇中，硝酸溶液的加入总体积符合上述比例；本专利技术优选在搅拌的条件下将硝酸溶液和乙醇混合。在本专利技术中，所述桑枝皮纤维的长度优选为0.1～1cm，更优选为0.3～0.5cm。在本专利技术的部分具体实施例中，可以利用剪刀将桑枝皮纤维剪碎。在本专利技术中，所述桑枝皮纤维与硝酸乙醇溶液的浴比优选为1:23～25，更优选为1:24。在本专利技术中，所述第一酸解的温度优选为90～100℃，更优选为95～98℃；所述第一酸解的时间优选为1～25h，更优选为3～20h，最优选为5～15h；本专利技术优选在油浴的条件下进行加热；本专利技术优选在冷凝回流的条件下进行第一酸解。所述第一酸解后，专利技术优选观察酸解液和酸解产物的颜色变化，若酸解液颜色发黑，酸解产物偏黄，则本专利技术优选重复第一酸解步骤，直至酸解产物颜色变白，第一酸解液没有颜色变化为止；所述重复次数优选为1～5次，更优选为3～4次。本专利技术利用硝酸乙醇溶液处理桑枝皮纤维，脱除桑枝皮中的非纤维素部分，使其中的木质素形成硝化木素或氧化木素溶解在乙醇中，同时大量的半纤维素及其他杂质被水解、氧化而溶出，从而达到将木质素和半纤维素等成分从桑枝皮纤维中脱除的目的；同时利用乙醇介质避免桑枝皮纤维中的纤维素被水解，从而得到纯净的桑枝皮微晶纤维素，进而使第二步酸解中无定形区的水解更加容易进行，使所得纳米纤维素晶须的长径比增大，粒径更加均匀。第一酸解后，本专利技术优选将得到的第一酸解液过滤，将过滤产物进行洗涤和干燥，得到桑枝皮微晶纤维素。本专利技术对过滤方法没有特殊要求，使用本领域常规的过滤方法即可。本专利技术优选使用硝酸乙醇溶液洗涤所述过滤产物1～2次，再用水洗涤产物至洗涤液pH为6.5～7.2，最后用无水乙醇洗涤1～3次。在本专利技术中，所述水洗涤中洗涤水的温度优选为40～60℃，更优选为45～55℃。在本专利技术中，所述干燥的温度优选为90～110℃，更优选为95～105℃，所述干燥的时间优选为1～2h，更优选为1.5～1.8h。所述干燥完成后，本专利技术将干燥产物进行粉碎，得到桑枝皮微晶纤维素。在本专利技术中，所述粉碎的粒度优选为20～80μm，更优选为30～50μm；本专利技术优选使用粉碎机进行粉碎。得到桑枝皮微晶纤维素后，本专利技术将所述桑枝皮微晶纤维素在硫酸溶液中进行第二酸解，得到桑枝皮纳米纤维素晶须。在本专利技术中，所述硫酸溶液的质量浓度优选为60～70％，更优选为63～68％，最优选为65％；所述桑枝皮微晶纤维素的质量与硫酸溶液的体积比优选为1g:8～15ml，更优选为1g：9～12ml。在本专利技术中，所述第二酸解的温度优选为50～70℃，更优选为55～65℃；所述第二酸解的时间优选为15～30min，更优选为20～25min。所述第二酸解后，本专利技术优选将得到的第二酸解液稀释8～10倍使反应停止，得到桑枝皮纳米纤维素晶须稀释液；所述稀释用稀释剂优选为水，所述稀释过程优选为将第二酸解液加入水中；所述水的体积为第二酸解液的7～9倍。所述稀释完成后，本专利技术优选将所述桑枝皮纳米纤维素晶须稀释液进行离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桑枝皮纳米纤维素晶须的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将桑枝皮纤维在硝酸乙醇溶液进行第一酸解，得到桑枝皮微晶纤维素；将所述桑枝皮微晶纤维素在硫酸溶液中进行第二酸解，得到桑枝皮纳米纤维素晶须。

【技术特征摘要】
1.一种桑枝皮纳米纤维素晶须的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将桑枝皮纤维在硝酸乙醇溶液进行第一酸解，得到桑枝皮微晶纤维素；将所述桑枝皮微晶纤维素在硫酸溶液中进行第二酸解，得到桑枝皮纳米纤维素晶须。2.根据对比文件1所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸乙醇溶液中硝酸和乙醇的体积比为1:3～5。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述桑枝皮纤维与硝酸乙醇溶液的浴比为1:23～25。4.根据权利要求1～3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一酸解的温度为90～100℃；所述第一酸解的时间为1～25h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈贵翠，张立峰，瞿才新，
申请(专利权)人：盐城工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32