[发明专利]得自天然纤维素的包含纳米原纤化纤维素的纤维素基材料

权利要求书

1.一种得自天然纤维素的纤维素基材料，所述纤维素基材料包含纳米原纤化纤维素(NFC)，其特征在于，所述材料具有至少200m²／g的比表面积(SSA)和纳米纤维网络结构，其中所述纳米纤维具有小于40nm的直径。

2.根据权利要求1所述的材料，其中，所述天然纤维素是I型纤维素。

3.根据权利要求1或2所述的材料，其中，所述材料具有至少300m²／g的比表面积。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的材料，其中，所述材料具有至少400m²／g的比表面积。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的材料，其中，所述纳米纤维具有在2至20nm的范围内的直径。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的材料，其中，所述纳米纤维具有在3至10nm的范围内的直径。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的材料，其中，所述纤维素材料是纳米多孔固体、气凝胶、纳米纸、和／或膜。

8.一种用于制备根据权利要求1的得自天然纤维素的纤维素基材料的方法，所述纤维素基材料包含处于I型纤维素形式的纳米原纤化纤维素(NFC)，所述方法包括以下步骤：

(a)获得包含处于I型纤维素形式的NFC的水凝胶；

(b)以至少一种第二溶剂充分地交换NFC分散体的溶剂至少一次；和

(c)通过(i)液体蒸发和(ii)超临界干燥中的至少一种，除去所述至少一种第二溶剂。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，步骤(a)中的分散体是水性分散体。

10.根据权利要求8至9中任一项所述的方法，其中，所述至少一种第二溶剂是可与水混溶的溶剂。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)通过分解天然纤维素，获得包含处于I型纤维素形式的NFC的水凝胶；

(b)通过以至少一种可与水混溶的溶剂充分地交换步骤(a)中的所述水凝胶的溶剂至少一次，获得有机凝胶；和

(c)通过(i)液体蒸发和(ii)超临界干燥中的至少一种，除去所述至少一种可与水混溶的溶剂。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的方法，其中，步骤(a)包括酶处理和／或机械处理和／或化学处理。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述酶处理包括内切葡聚糖酶处理、外切葡聚糖酶处理、和／或纤维素酶处理。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述化学处理包括2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧基自由基(TEMPO)氧化、羧甲基化、酸处理、和／或碱处理。

15.根据权利要求8至14中任一项所述的方法，其中，步骤(a)可以分成以下子步骤：

(a1)将天然纤维素分解为处于I型纤维素形式的NFC；和

(a2)将步骤(a1)中的NFC过滤，以获得包含处于I型纤维素形式的NFC的水凝胶。

16.根据权利要求8至15中任一项所述的方法，其中，步骤(b)可以分成以下子步骤：

(b1)以可与水混溶的有机溶剂充分地交换步骤(a)中的水凝胶的溶剂；和

(b2)将所述可与水混溶的有机溶剂与CO₂混合。

17.根据权利要求15-16中任一项所述的方法，其中，CO₂以液体形式存在。

18.根据权利要求7至17中任一项所述的方法，其中，步骤(b)在所述液体蒸发步骤(i)和／或所述超临界干燥步骤(ii)之前，该步骤(b)包括以可与水混溶的有机溶剂充分地交换步骤(a)中的水凝胶的溶剂，随后以CO₂充分地交换所述可与水混溶的有机溶剂。

19.根据权利要求7至18中任一项所述的方法，其中，所述纤维素基材料是纳米多孔固体、气凝胶、纳米纸、和／或膜。

20.一种可通过权利要求7至19中任一项所述的方法获得的纤维素基材料。