[发明专利]一种利用废棉绒制备纤维素纳米粒子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米级纤维素的制备工艺，尤其涉及一种利用废棉绒制备纤维素纳米粒子的方法。

背景技术

除了信息技术和生物技术，纳米技术被认为是我们这个时代一项重要的技术发展。通常情况下，纳米技术关心的是尺寸在几百纳米及以下的物质的结构、性能和影响。它的应用在我们的日常生活中越来越广泛，涉及到例如能源技术、环境技术、信息技术以及制药医疗领域。

纤维素是地球上最为常见的生物高分子，是全球最重要的循环再生原材料。作为植物支架中主要的组成，纤维素具有优异的分子特性。纤维素中存在有序的区域(结晶区)，这些区域具有纳米粒子的典型尺寸(宽3-10nm，长100m)，并且通过非结晶大分子和次价键(氢键)彼此相连。

现有技术通常只能获得一维良好稳定的纳米纤维素，即得到的产物只是在横截面方向具有纳米级的尺寸，但是纤维长度都在200nm以上。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种利用废棉绒制备纤维素纳米粒子的方法，该方法制备的纤维纳米粒子的粒径在70～100nm。

本发明提供的技术方案为：

一种利用废棉绒制备纤维素纳米粒子的方法，包括以下步骤：

步骤一、对废棉绒进行预处理；

步骤二、采用硫酸对所述步骤一的预处理产物进行水解处理，硫酸用量与处理产物的质量比例为：1∶6～15，水解时间为1～2h，水解温度为30～60℃，硫酸浓度为45～70％；

步骤三、利用所述步骤二的水解产物制备纤维素分散液，所述纤维素分散液的质量浓度为0.1～10％；

步骤四、对所述纤维素分散液进行超声处理和搅拌处理，开且超声处理和搅拌处理同时进行，搅拌转速为800～1000rpm，超声功率在1000～1500w，处理时间为30～60min，得到纤维素胶体溶液，其中，纤维素胶体的粒径为70～100nm；

步骤五、对所述步骤四得到的纤维素胶体溶液进行冷冻干燥，得到纤维素纳米粒子，所述纤维素纳米粒子的粒径为70～100nm。

优选的是，所述的利用废棉绒制备纤维素纳米粒子的方法中，所述步骤一中，所述废棉绒中所含的纤维素的聚合度为6000～6500。

优选的是，所述的利用废棉绒制备纤维素纳米粒子的方法中，所述步骤六中，所述纤维素纳米粒子的聚合度为20～100。

优选的是，所述的利用废棉绒制备纤维素纳米粒子的方法中，所述步骤一中，对废棉绒进行预处理，包括：步骤(1)去除废棉绒中的杂质，步骤(2)采用有机溶剂对步骤(1)的产物进行抽提脱蜡，步骤(3)将步骤(2)的产物干燥。

优选的是，所述的利用废棉绒制备纤维素纳米粒子的方法中，所述步骤一还包括：步骤(4)采用球磨机对所述步骤(3)的产物进行球磨处理，球磨机功率为11kw，转速为88rpm，球磨时间为16h。

优选的是，所述的利用废棉绒制备纤维素纳米粒子的方法中，所述步骤(2)中，有机溶剂为甲苯和乙醇的混合液，且甲苯与乙醇的体积比为1∶1，且抽提脱蜡处理在70℃下进行。

优选的是，所述的利用废棉绒制备纤维素纳米粒子的方法中，所述步骤四中，用超纯水洗涤所述步骤三的水解产物，直至水解产物的pH值达到7，再配制水解产物的水溶液，水解产物的水溶液为所述纤维素分散液。

优选的是，所述的利用废棉绒制备纤维素纳米粒子的方法中，所述步骤六中，所述纤维素纳米粒子的粒径由动态激光散射测得。

本发明制备的纤维纳米粒子的粒径在70～100nm；并且，本发明不需要乳化剂，而是利用剪切或者超声分散得到，即采用较为直接的方式得到，方法简单；纤维素纳米粒子具有20～100的聚合度；以废棉绒为原料，提高资源的利用效率。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本发明提供一种利用废棉绒制备纤维素纳米粒子的方法，包括以下步骤：

步骤一、对废棉绒进行预处理；

步骤二、采用硫酸对所述步骤一的预处理产物进行水解处理，硫酸用量与处理产物的质量比例为：1∶6～15，水解时间为1～2h，水解温度为30～60℃，硫酸浓度为45～70％；

步骤三、利用所述步骤二的水解产物制备纤维素分散液，所述纤维素分散液的质量浓度为0.1～10％；