[发明专利]一种片状微晶纤维素的制备和改性处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及片状微晶纤维素的制备和表面改性处理方法，改性后的片状微晶纤维素可在非水溶剂中分散，属于化学工业类。

背景技术

随着社会的发展，人类正面临着资源消耗过度、环境污染加剧的困境。积极寻找可再生资源，采用绿色化学工艺、减少环境污染是人类社会可持续发展的必然选择。纤维素是自然界丰富的生物质可再生资源，是工业造纸、棉纺织等工业的副产品，目前回收利用率不高，大部分随废水排放，既污染环境，又浪费资源。在世界石油、煤炭以及天然气资源日益枯竭的今天，使用绿色环保、来源广泛的纤维素作为化工原料和中间体成为全球研究的热点。工业纤维素的资源化利用具有重大的经济、社会与环境效益，而技术创新是保证实现工业纤维素资源生态化利用最重要的条件。

纤维素是一种廉价的可再生多糖并较难溶解的天然物质，不溶于盐酸、硫酸及氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠等无机强酸、碱水溶液中，而仅呈溶胀现象。但由于纤维素的结构特点，表面存在大量羟基，活性高和化学性质活泼，具有广泛的应用前景，可用作食品、医药、化工等领域的填充材料和原料。

微晶纤维素是经过水解处理天然纤维素得到的一种结晶度较高的多糖类物质，由于具有多方面的功能和优良性能，现已广泛应用于食品、化妆品、医药以及合成革生产中。如用于制药工业的压片赋形剂，由于粘合性好，可以直接压片，简化了工艺流程，提高了生产效率；在食品工业中，因其为天然物料，无毒、无味、不影响原来食品色、形、味的特点，可用作乳液和发泡稳定剂、非营养性填充物、增粘剂、分散剂、保形剂和冰晶防止剂等；在化妆品行业中用于生产膏状或乳状化妆品；在合成革生产中，可作为增粘剂和微孔剂。此外微晶纤维素还可以用作碳素复写纸、地毯清洗剂、塑料和橡胶的填充剂、化工助滤剂、电焊条助燃剂和多种化学试剂。

常用的微晶纤维素的制造方法是将天然纤维素用酸水解至极限聚合度，再经中和、漂白、洗涤、干燥、粉碎、过筛；或是将天然纤维素用粉碎机直接粉碎过筛；或是先用稀酸水解，再用粉碎机粉碎、过筛得到微晶纤维素。但微晶纤维素表面存在的大量羟基使得粒子之间易发生团聚，导致其分散性较差，且其强亲水性也限制了在诸多领域的应用。为了获得良好的分散性和与不同体系的相容性，同时又不破坏微晶纤维素本身所具有的优良的物理化学性能，必须对其进行表面改性，但在改性的同时应保持其内部结晶区和晶体结构不变，从而保持微晶纤维素固有的优良的物理和机械性能。

已有较多的文献报道微晶纤维素的制备或表面改性方法。例如CN147053A公开的超细和纳米微晶纤维素的表面改性物及其制法，在液态分散介质中，在酸类催化剂作用下，将超细和纳米微晶纤维素与酸酐反应进行表面的醋酸酯化改性，经过洗涤、过滤和干燥而制得。CN1709913A公开的可在非水溶剂中分散的纳米微晶纤维素粉体的制法及应用，是将粒径在30-50nm之间的纳米微晶纤维素均匀分散在水中，在该纳米微晶纤维素水分散体系中加入亲水性低分子表面活性剂，然后加热干燥除去体系中的水，即制得可在非水溶剂中分散的纳米微晶纤维素粉体。CN1341663A公开了一种酸水解制备纳米晶体纤维素的方法。是在超声波连续振动下，室温强酸一步法水解得到纳米晶体纤维素产品。水解时间为2-24小时。CN1386763A公开了一种表面改性的纳米纤维素晶体及其制备方法。是将纳米纤维素晶体分散在强碱性的水中，然后加入氯乙酸或氯乙酸钠，在高速搅拌、超声振荡或静置的条件下改性处理一段时间，经干燥处理得粉状表面改性的纳米纤维素晶体。CN 1448427A公开了一种易水分散纳米微晶纤维素及其制法和它形成的胶体。其制法是在经表面改性的纳米微晶纤维素的水分散介质中，添加亲水性胶体并加以均匀分散，然后经过干燥、粉碎而制得。亲水性胶体选自葡聚糖、黄原胶、阿拉伯胶、海藻酸钠、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、阳离子淀粉、两性淀粉、羟乙基淀粉、羟丙基淀粉、羧甲基淀粉、羧甲基淀粉钠、环状糊精、明胶等中的一种或几种不同配比的混合物。美国专利3539365中报道了通过共混加入羧甲基纤维素来克服超细纤维素微晶之间因表面氢键作用而发生的团聚。由于在共混过程中无法确保羧甲基纤维素均匀分布于超细纤维素微晶间，致使仍然局部存在团聚。