[发明专利]生产微纤化纤维素的方法和微纤化纤维素有效

专利信息
申请号: 201580059381.3 申请日: 2015-10-29
公开(公告)号: CN107109795B 公开(公告)日: 2020-07-03
发明(设计)人: M·利兰特;V-M·沃伦佩洛;K·万哈塔洛 申请(专利权)人: 凯米罗总公司
主分类号: D21H11/20 分类号: D21H11/20;D21C5/00;D21B1/30;D21H21/18;D21H21/14
代理公司: 隆天知识产权代理有限公司 72003 代理人: 吴小瑛
地址: 芬兰赫*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 生产 化纤 方法
【说明书】:

发明涉及用于制备微纤化纤维素的方法,其中提供悬浮液,该悬浮液包含液相中的纤维素衍生物,该液相包含有机溶剂。机械处理所述纤维素衍生物的悬浮液并获得微纤化纤维素。从微纤化纤维素分离至少一部分液相并获得具有30重量%的干固体含量的微纤化纤维素。

本发明涉及根据所附权利要求的前序部分所述的用于制备微纤化纤维素的方法以及微纤化纤维素。

微纤化纤维素(MFC)由包括纤维素结构的各种纤维源如木浆、甜菜、甘蔗渣、大麻、亚麻、棉花、蕉麻、黄麻、木棉和丝棉来制备。微纤化纤维素包括无拘束的具有高的长宽比的半结晶纳米纤维素原纤维。典型的纳米尺寸的纤维素原纤维的宽度为5-60nm,长度为几十纳米至几微米。

对于微纤化纤维素的兴趣在过去几年中有所增加,因为该材料已经在各种应用例如在食品加工或在用于食品、药物或先进材料中显示出巨大的潜力,这些材料包括金属、陶瓷、聚合物、水泥和木材以及这些材料的各种组合物。

通常使用高压均质机或流化器,在其中含有纤维素的纤维的细胞壁被分层并释放纳米尺寸的纤维素原纤维的工艺中制备微纤化纤维素。以水性悬浮液获得MFC,其中固体含量通常为约2%。当然,增加固体含量在经济上是可行的,因为它会降低所获得的MFC的运输和储存成本。

然而,问题在于微纤化纤维素悬浮液的干固体含量不容易增加。由于凝胶结构,MFC悬浮液的脱水是有问题的。如果MFC是干燥的,则由于氢键而发生强烈的角质化,这导致纤维素原纤维发生不希望的和不可逆的变化。这意味着干燥的MFC不能再分散,并且干燥后不能获得其原始性质。

从至少部分水溶性的纤维素衍生物如羧甲基纤维素生产具有高固体含量的微纤化纤维素是特别困难的。

因此,需要简单有效的方法,通过该方法例如通过简单的脱水可以提高所获得的微纤化纤维素的固体含量。如果微纤化纤维素可保留其原始性质,这将是有利的。

本发明的一个目的是最小化或甚至可以消除现有技术中存在的缺点。

本发明的目的是提供一种用于制备微纤化纤维素的方法,其容易脱水并且优选还在脱水后再分散。

本发明的另一个目的是提供一种用于制备具有高固体含量的微纤化纤维素的方法。

这些目的通过具有以下在独立权利要求的特征部分中所述的特征的方法和布置来实现。

根据本发明的用于制备微纤化纤维素的典型方法包括以下步骤:

(a)提供悬浮液,该悬浮液包含液相中的纤维素衍生物,该液相包含有机溶剂,

(b)机械处理所述纤维素衍生物的悬浮液并获得微纤化纤维素,

(c)从微纤化纤维素分离至少一部分液相并获得具有30重量%的干固体含量的微纤化纤维素。

根据本发明的典型的微纤化纤维素通过本发明的方法进行制备,并且具有大于30重量%的干固体含量。

现在已经惊讶地发现,当纤维素衍生物在包含有机溶剂的液相存在下进行机械处理时,可以增加所获得的微纤化纤维素的固体含量,并且在再分散后不损失微纤化纤维素的性质。因此,本发明提供了获得具有高固体含量的可再分散的微纤化纤维素的简单方法。考虑到所获得的微纤化纤维素的运输和存储,这是有利的。已经观察到,当在该方法中使用至少部分水溶性的纤维素衍生物作为起始材料时,获得了意想不到的良好结果。

在本文中,术语“纤维素衍生物”表示化学改性的纤维素材料,包括用酸改性的纤维素材料。纤维素材料可以源自各种包括纤维素结构的天然纤维源,如木浆、甜菜、甘蔗渣、大麻、亚麻、棉花、蕉麻、黄麻、木棉和丝棉。纤维素衍生物可以是至少部分水溶性的。

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