一种多功能纳米纤维素复合溶液及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种多功能纳米纤维素复合溶液及其制备方法与应用。首先以针叶木、阔叶木、秸秆或竹等植物或工业纸浆纤维为原料，通过过氧酸氧化处理，TEMPO氧化处理，酶解处理等改性手段制备改性纤维，在改性纤维纤丝化过程中混入功能成分，直接获得均一稳定的复合溶液。传统的功能性纳米纤维素复合溶液需要先制备纳米纤维素，再与功能成分共混实现分散。本发明专利技术的功能化纳米纤维素复合溶液的制备方法，在加工过程中，功能成分的微纳米化与分散同步进行，随即直接分散于纳米纤维素溶液中，从而制备出性能稳定的多功能复合溶液。制备出性能稳定的多功能复合溶液。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能纳米纤维素复合溶液及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于功能复合溶液制备
，尤其涉及一种多功能纳米纤维素复合溶液及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着科技的迅猛发展以及人们对高质量生活的需求日益增涨，高附加价的功能性产品的需求量也是日益增加。而纳米纤维素作为自然界来源最广泛的天然可再生材料，凭借其良好的分散性、生物兼容性、可塑性以及优异的机械性能，日益成为了研究热点并且纳米纤维素基复合材料被广泛的应用于农业、电子、美妆、食品、医疗等各个领域。
[0003]针对纳米纤维素本身的成分单一，功能性匮乏的缺点，共混加入其它功能成分成为最主流的手段，例如引入功能分子，功能颗粒，如碳纳米管、石墨烯等。为了实现功能成分与纳米纤维素颗粒在微纳尺度上的分散，要针对功能成分进行在液相尤其是水溶液中进行微纳米化处理，之后再与纳米纤维素分散液进行混合。此方法操作步骤多，能耗高，同时某些功能成分与纳米纤维素相溶性差，会产生絮聚导致复合溶液混合不均匀，并在储存过程中发生沉降等问题，从而很大程度上限制了复合溶液的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种多功能纳米纤维素复合溶液及其制备方法与应用。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种多功能纳米纤维素复合溶液的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)改性纤维的制备：植物纤维通过过氧酸氧化处理得到改性纤维；r/>[0008]工业纸浆纤维通过TEMPO氧化处理或酶解处理得到改性纤维；
[0009](2)多功能纳米纤维素复合溶液的制备：取步骤(1)制备得到的改性纤维与功能性成分混合，转移至纤丝化设备搅拌，得到多功能纳米纤维素复合溶液；所述功能性成分为β
‑
葡聚醣、羧甲基纤维素、壳聚糖、半纤维素、硅藻酸钠、甘油、精油、尼罗红、罗丹明B、碳纳米管、粘土、石墨烯、二氧化钛、二硫化钼、三氧化钨、碳酸钙、硫化锌或碳黑；所述改性纤维与功能性成分的质量比为1：0.01～20。
[0010]进一步地，步骤(1)中，所述植物纤维通过过氧酸氧化处理得到的改性纤维，具体包括以下子步骤：
[0011]a1)将1质量份的植物纤维加入到30
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50质量份的4～6wt％的过氧酸溶液中，加入20wt％的氢氧化钠溶液调节pH至4～6，在85℃下反应1～3h，过滤得到过滤物；
[0012]a2)重复步骤a1)的操作，直到过滤物达到纤维化且颜色变为纯白色结束反应，得到反应物；用去离子水过滤洗涤反应物至过滤液的pH至6.5～7.5，得到改性纤维。
[0013]进一步地，步骤(1)中，所述工业纸浆纤维通过TEMPO氧化处理得到改性纤维具体
为：将1质量份的工业纸浆纤维分散于100质量份的0.1mol/L的磷酸
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乙酸钠缓冲溶液中，依次加入TEMPO、氯酸钠和次氯酸钠，混合均匀后在40～60℃下反应6～72h，反应结束后用去离子水过滤洗涤反应物pH至6.5～7.5，得到改性纤维；
[0014]所述工业纸浆纤维与TEMPO、氯酸钠以及次氯酸钠中有效氯含量的质量比分别为1:0.01～0.02、1:0.5～2、1:0.05～0.1。
[0015]进一步地，步骤(1)中，所述工业纸浆纤维通过酶解处理得到改性纤维具体为：将1质量份的工业纸浆纤维分散于100质量份的0.2mol/l的乙酸
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乙酸钠缓冲溶液中，加入0.005～0.01质量份的绿木霉，在48～52℃下反应48～72h，取出反应物，用去离子水过滤洗涤反应物pH至6.5～7.5，得到改性纤维。
[0016]进一步地，所述植物纤维通过过氧酸氧化处理得到的改性纤维通过TEMPO氧化处理或酶解处理，具体为：将1质量份所述改性纤维分散于100质量份的0.1mol/L的磷酸
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乙酸钠缓冲溶液中，依次加入TEMPO、氯酸钠和次氯酸钠，混合均匀后在40～60℃下反应6～72h，反应结束后用去离子水过滤洗涤反应物至6.5～7.5；所述改性纤维与TEMPO、氯酸钠以及次氯酸钠中有效氯含量的质量比分别为1:0.01～0.02、1:0.5～2、1:0.05～0.1；
[0017]或将1质量份所述改性纤维分散于100质量份的0.2mol/l的乙酸
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乙酸钠缓冲溶液中，加入0.005～0.01质量份的绿木霉，在48～52℃下反应48～72h，取出反应物，用去离子水过滤洗涤反应物至6.5～7.5。
[0018]进一步地，所述纤丝化设备为高压均质机、研磨机或机械搅拌机。
[0019]进一步地，所述过氧酸为过氧甲酸、过氧乙酸、过氧丙酸、过一磷酸或过二磷酸。
[0020]第二方面，本专利技术提供一种多功能纳米纤维素复合溶液。
[0021]第三方面，本专利技术提供一种多功能纳米纤维素复合溶液作为涂料的应用。
[0022]第四方面，本专利技术提供了一种多功能纳米纤维素复合溶液作为抗静电材料、电磁屏蔽包装材料、光热材料或荧光材料的应用。
[0023]本专利技术的有益效果是：改性后的纸浆纤维在纤丝化处理前即与功能分子进行混合，这样会使得功能分子更均匀的分散于纳米纤维素悬浮液中；另外，当功能分子为具有刚性的功能颗粒时，纳米纤维素与功能颗粒间会在机械剪切过程中进行协同作用，即纳米纤维素辅助功能粒子分散，功能粒子辅助纳米纤维素纤丝分离；同时，纳米纤维素与功能分子可以实现功能分子0.01
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20wt％之间不同比例混合。本专利技术所述多功能纳米纤维素复合溶液混合均匀且稳定，生产过程简单，适合用于大规模生产。
附图说明
[0024]图1为实施例2制备得到的多功能纳米纤维素复合溶液作为抗静电涂层的展示图；
[0025]图2为实施例3制备得到的多功能纳米纤维素复合溶液制备的复合膜的展示图；
[0026]图3为碳黑颗粒和实施例5制备得到的多功能纳米纤维素复合溶液的透射电子显微镜图，其中，图3a为碳黑颗粒的透射电子显微镜图，图3b为实施例5制备得到的多功能纳米纤维素复合溶液的透射电子显微镜图；
[0027]图4为块状多层二硫化钼和实施例6制备得到的多功能纳米纤维素复合溶液的的透射电子显微镜图，其中，图4a为块状多层二硫化钼的透射电子显微镜图，图4b为实施例6制备得到的多功能纳米纤维素复合溶液的的透射电子显微镜图；
[0028]图5为实施例6制备得到的多功能纳米纤维素复合溶液制备的复合膜的展示图；
[0029][0030]图6为块状多层石墨烯和实施例7制备得到的多功能纳米纤维素复合溶液的透射电子显微镜图，其中，图6a为块状多层石墨烯的透射电子显微镜图，图6b为实施例7制备得到的多功能纳米纤维素复合溶液的透射电子显微镜图；
[0031]图7为实施例7制备得到的多功能纳米纤维素复合溶液制备的复合膜的展示图；
[0032]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能纳米纤维素复合溶液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)改性纤维的制备：植物纤维通过过氧酸氧化处理得到改性纤维；工业纸浆纤维通过TEMPO氧化处理或酶解处理得到改性纤维；(2)多功能纳米纤维素复合溶液的制备：取步骤(1)制备得到的改性纤维与功能性成分混合，转移至纤丝化设备搅拌，得到多功能纳米纤维素复合溶液；所述功能性成分为β
‑
葡聚醣、羧甲基纤维素、壳聚糖、半纤维素、硅藻酸钠、甘油、精油、尼罗红、罗丹明B、碳纳米管、粘土、石墨烯、二氧化钛、二硫化钼、三氧化钨、碳酸钙、硫化锌或碳黑；所述改性纤维与功能性成分的质量比为1：0.01～20。2.根据权利要求1所述的一种多功能纳米纤维素复合溶液的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述植物纤维通过过氧酸氧化处理得到的改性纤维，具体包括以下子步骤：a1)将1质量份的植物纤维加入到30
‑
50质量份的4～6wt％的过氧酸溶液中，加入20wt％的氢氧化钠溶液调节pH至4～6，在85℃下反应1～3h，过滤得到过滤物；a2)重复步骤a1)的操作，直到过滤物达到纤维化且颜色变为纯白色结束反应，得到反应物；用去离子水过滤洗涤反应物至过滤液的pH至6.5～7.5，得到改性纤维。3.根据权利要求1所述的一种多功能纳米纤维素复合溶液的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述工业纸浆纤维通过TEMPO氧化处理得到改性纤维具体为：将1质量份的工业纸浆纤维分散于100质量份的0.1mol/L的磷酸
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乙酸钠缓冲溶液中，依次加入TEMPO、氯酸钠和次氯酸钠，混合均匀后在40～60℃下反应6～72h，反应结束后用去离子水过滤洗涤反应物pH至6.5～7.5，得到改性纤维；所述工业纸浆纤维与TEMPO、氯酸钠以及次氯酸钠中有效氯含量的质量比分别为1:0.01～0.02、1:0.5～2、1:0.05～0.1。4.根据权利要求1所述的一种多功能纳米纤维素复合溶液的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨轩，毛慧，王文俊，
申请(专利权)人：浙江大学衢州研究院，
类型：发明
国别省市：