应用碱性阴离子交换树脂制备纳米晶体纤维素II的方法

摘要

本发明涉及了一种应用碱性阴离子交换树脂来制备纳米晶体纤维素II的方法。该方法将纤维与离子交换树脂加入溶剂中，获得悬浊液；将悬浊液搅拌、超声或者进行微波辐射处理；然后进一步进行超声分散处理，过滤出离子交换树脂，分离得到纤维悬浊液；纤维悬浊液进一步高速离心纯化得到纳米晶体纤维素II。本发明以碱性阴离子交换树脂作为一种在溶液中可离解出OH-而呈碱性的催化剂，克服了液体碱反应的缺点，可重复使用、设备腐蚀性小，并且具有良好的催化活性、使用温域宽、在不同pH下都能正常工作，并且具有对纤维素降解损伤小、环境污染小等优点。

权利要求

1.一种应用碱性阴离子交换树脂制备纳米晶体纤维素II的方法，其特征在于：包括如下步骤：(1) 将纤维与离子交换树脂加入溶剂中，获得悬浊液；

(2)将悬浊液搅拌、超声或者进行微波辐射处理；

(3)将悬浊液进一步进行超声分散处理；

(4)过滤出离子交换树脂；

(5)纤维悬浊液进一步高速离心纯化得到纳米晶体纤维素II；步骤(1)中所述纤维为天然纤维素或化学浆或微晶纤维素；离子交换树脂为碱性阴离子交换树脂；步骤(1)中所述溶剂为去离子水、NaOH水溶液或ZnCl２水溶液；步骤(5)中所述高速离心的转速为

6000～12000rpm，离心分离10～15次，每次离心时间为10min。

2.根据权利要求1中所述的一种应用碱性阴离子交换树脂制备纳米晶体纤维素II的方法，其特征在于：纤维与离子交换树脂的质量比例为1：5-1：10。

3.根据权利要求2中所述的一种应用碱性阴离子交换树脂制备纳米晶体纤维素II的方法，其特征在于：碱性阴离子交换树脂为苯乙烯系、丙烯酸系、环氧系或乙烯吡啶系树脂。

4.根据权利要求1中所述的一种应用碱性阴离子交换树脂制备纳米晶体纤维素II的方法，其特征在于：纤维在溶剂中的浓度为5～8 g/L；当溶剂为NaOH水溶液或ZnCl２水溶液时，先加入纤维溶解后，再加入离子交换树脂。

5.根据权利要求1中所述的一种应用碱性阴离子交换树脂制备纳米晶体纤维素II的方法，其特征在于：步骤(2)中所述搅拌、超声或微波处理时的温度为50℃-80℃；搅拌、超声时间为2 ～ 4小时，微波辐射处理的时间为0.5～2 小时。

6.根据权利要求1中所述的一种应用碱性阴离子交换树脂制备纳米晶体纤维素II的方法，其特征在于：步骤(3)中所述超声分散处理的时间为１小时，温度为50℃-80℃。

说明书

应用碱性阴离子交换树脂制备纳米晶体纤维素II的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种纳米晶体纤维素的制法，更具体地涉及一种应用碱性阳离子交换树脂来制备纳米晶体纤维素II的方法。

背景技术

[0002] 纤维素是自然界中最丰富的天然高分子材料，开发可再生的纤维素资源在当前的形势下具有重要的战略意义。作为一种天然高分子化合物，纤维素在性能上存在强度有限等不足限制了其应用范围，如果将其制备成纳米材料，就可以在一定程度上优化它的性能。在纳米尺寸范围操纵纤维素分子及其超分子聚集体，设计并组装出稳定的多重花样，由此创制出具有优异功能的新纳米精细化工品、新纳米材料，成为纤维素科学的前沿领域。天然纤维素里分布着纳米级的晶体纤维素和无定形的纤维素，它们依靠分子内和分子间的氢键以及范德华力维持着纤维素大分子的聚集态结构。与粉体纤维素以及微晶纤维素相比，纳米纤维素由于其小尺寸效应，以及在化学、物理性质方面表现的特殊性能，会明显改变材料的力学、光学、热学、电学等性能。另一方面其生物降解性和可再生性也是其他材料无法与之相比的。

[0003] 目前文献报道的纳米纤维素晶体的制备主要是采用硫酸等强酸水解法，其对纤维素降解程度不易控制，且对设备腐蚀较大，后处理会产生大量酸性废液，对环境污染大。

发明内容

[0004] 本发明的目的是要提供一种应用碱性阴离子交换树脂来制备纳米晶体纤维素II的方法。

[0005] 具体的制备方法包括以下步骤：

[0006] (1) 将纤维与离子交换树脂加入溶剂中，获得悬浊液；

[0007] (2) 将悬浊液搅拌、超声或者进行微波辐射处理；

[0008] (3) 将悬浊液进一步进行超声分散处理；

[0009] (4) 过滤出离子交换树脂；

[0010] (5) 纤维悬浊液进一步高速离心纯化得到纳米晶体纤维素II。

[0011] 其中步骤(1)中所述纤维为天然纤维素或化学浆或微晶纤维素；离子交换树脂为碱性阴离子交换树脂，主要为苯乙烯系、丙烯酸系、环氧系或乙烯吡啶系树脂。；纤维与离子交换树脂的质量比例为1：5~1：10。

[0012] 步骤(1)中所述溶剂为去离子水、NaOH水溶液或ZnCl２水溶液；纤维在溶剂中的浓度为5～8 g/L；当溶剂为NaOH水溶液或ZnCl２水溶液时，先加入纤维溶解后，再加入离子交换树脂。

[0013] 步骤(2)中所述搅拌、超声或微波处理时的温度为50℃~80℃；搅拌、超声时间为2 ～ 4小时，微波辐射处理的时间为0.5～2 小时。

[0014] 步骤(3)中所述超声分散处理的时间为１小时，温度为50℃~80℃。