[发明专利]一种麻纤维羧基化纤维素纳米晶体的制备方法

权利要求书

1.一种麻纤维羧基化纤维素纳米晶体的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步：在20～80℃水浴温度条件下，将1～20重量份的麻纤维粉末浸泡于盛有50～200重量份的质量分数为8～20％的氢氧化钠溶液的搅拌釜中，以100～300rpm的搅拌转速搅拌30～300min，然后用真空泵抽滤，将所得的麻纤维粉末水洗至中性，在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为60～80℃，干燥时间为6～12h，得到碱处理的麻纤维粉末；

第二步：在40～80℃水浴温度条件下，将第一步得到的碱处理的麻纤维粉末加入到盛有前处理剂的搅拌釜中，碱处理的麻纤维粉末与前处理剂的固液质量比为1∶20～50，以100～500rpm的搅拌转速搅拌1～6h，过滤，用蒸馏水洗脱麻纤维粉末上残留的前处理剂，将麻纤维粉末在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为60～80℃，干燥时间为6～12h，得到预处理的麻纤维粉末；

第三步：在4～65℃水浴温度条件下，将第二步所得的预处理的麻纤维粉末加入到盛有TEMPO催化体系的搅拌釜中，采用pH计实时监控，滴加质量分数为1％的氢氧化钠溶液或冰乙酸调节pH值，至pH值恒定后加入无水乙醇终止反应，得到麻纤维悬浮液；

第四步：将第三步所得的麻纤维悬浮液置于高速离心机中进行离心，离心速度为1000～5000rpm，离心时间为5～30min，倒去上层清液，加蒸馏水后再次离心，倒去上层清液，重复3～5次，直至悬浮液的pH值至中性，得到麻纤维沉淀物；

第五步：取1～10重量份第四步得到的麻纤维沉淀物加入到100～1000重量份蒸馏水中，于4～20℃水浴中，经过机械处理，得到纳米纤维素晶体悬浮液，经冷冻干燥后得到麻纤维羧基化纤维素纳米晶体。

2.如权利要求1所述的麻纤维羧基化纤维素纳米晶体的制备方法，其特征在于，所述第一步中的麻纤维为黄麻纤维、苎麻纤维、剑麻纤维、红麻纤维、青麻纤维、大麻纤维、亚麻纤维、罗布麻纤维或槿麻纤维。

3.如权利要求1所述的麻纤维羧基化纤维素纳米晶体的制备方法，其特征在于，所述第二步中的前处理剂为二甲基亚砜或质量分数为10～30％的季铵盐溶液。

4.如权利要求1所述的麻纤维羧基化纤维素纳米晶体的制备方法，其特征在于，所述的季铵盐溶液为四丁基溴化铵溶液、甲基三辛基氯化铵溶液、十二烷基三甲基氯化铵溶液、氯化十二烷基二甲基苄基铵溶液、十二烷基溴化铵溶液、十六烷基三甲基氯化铵溶液、十八烷基三甲基氯化铵溶液以及溴化双十八烷基二甲基铵溶液中的一种或其组合。

5.如权利要求1所述的麻纤维羧基化纤维素纳米晶体的制备方法，其特征在于，所述第三步中TEMPO催化体系为含有TEMPO、次氯酸钠和溴化钠的水溶液体系或含有TEMPO、次氯酸钠和高氯酸钠的水溶液体系。

6.如权利要求5所述的麻纤维羧基化纤维素纳米晶体的制备方法，其特征在于，采用含有TEMPO、次氯酸钠和溴化钠的水溶液体系时，TEMPO的加入量是预处理的麻纤维重量的0.1～2％，次氯酸钠的加入量是预处理的麻纤维重量的5～20倍，溴化钠的加入量是预处理的麻纤维重量的1～20％，反应过程中体系的pH值用质量分数为1％的氢氧化钠溶液调节控制在10.5～11。

7.如权利要求5所述的麻纤维羧基化纤维素纳米晶体的制备方法，其特征在于，采用含有TEMPO、次氯酸钠和高氯酸钠的水溶液体系时，TEMPO的加入量是预处理的麻纤维重量的0.1～2％，次氯酸钠的加入量是预处理的麻纤维重量的5～20倍，高氯酸钠的加入量是预处理的麻纤维重量的20～120％，反应过程中体系的pH值调节控制在4.5～5。

8.如权利要求1所述的麻纤维羧基化纤维素纳米晶体的制备方法，其特征在于，所述第五步中的机械处理的具体方法为：使用输出功率为300W的超声匀质分散机以10000～13600rpm的搅拌速度进行分散处理1～30min，或使用机械搅拌器或磁力搅拌器以300～500rpm的速度搅拌20～72h。

9.如权利要求1所述的麻纤维羧基化纤维素纳米晶体的制备方法，其特征在于，所述第五步中的冷冻干燥的具体方法为：将麻纤维纳米纤维素晶体悬浮液置于-20～-25℃的条件下冷冻处理10～20h，然后将其放置于冷冻干燥机中进行冷冻干燥处理，冷冻干燥机的冷阱温度为-45～-55℃，真空度为25～15Pa，冷冻时间为10～20h。