[发明专利]一种基于生物质原料制备纤维素纳米纤维的方法

权利要求书

1.一种基于生物质原料制备纤维素纳米纤维的方法，包括：将生物质原料进行干燥及细化处理，并对干燥及细化处理后的生物质材料进行蒸汽爆破预处理，然后将得到的生物质材料与有机酸溶剂混合加热回流分离生物质纤维素，随后以过氧化氢溶液对所述生物质材料中的生物质纤维素进行纯化处理；再将经纯化处理的生物质纤维素采用物理方法进行纳米纤维化处理，得到高纯度高长径比的纤维素纳米纤维；上述将得到的生物质材料与有机酸溶剂混合加热回流分离生物质纤维素，具体为：将所述生物质材料与甲酸水溶液或甲酸乙酸水混合溶液中的一种试剂以1:5～1:70进行混合，其中甲酸的体积含量为5～95％，乙酸的体积含量为0～95％，水的体积含量为5～80％；上述以过氧化氢溶液对所述生物质材料中的生物质纤维素进行纯化处理，具体是：将生物质纤维素材料与0.5～5％及pH值为9～11的过氧化氢溶液以固液比为1:5～1:70进行混合，并在30～80℃条件下反应1～8小时，用蒸馏水洗涤4～8次至中性；上述将生物质原料进行干燥及细化处理，具体包括：将所述生物质原料在自然状态下风干或者在30～65℃条件下烘干，然后，将所述风干或所述烘干的生物质原料粉碎过筛得到粉末状的生物质材料，或者用物理方法将风干或烘干的生物质原料揉搓成绒状的生物质材料；上述对干燥及细化处理后的生物质材料进行蒸汽爆破预处理，具体过程为：将经过所述粉碎过筛生成的粉末状的生物质材料10～5000g或经过所述揉搓成生成的绒状生物质材料10～5000g装入反应容器内，在0.5～10.0MPa压力条件下进行蒸汽爆破，然后将爆破后的产物离心分离去除爆破过程中产生的水解液，并用蒸馏水将分离去除水解液后的产物洗涤至中性，再将洗涤至中性的产物进行冷冻干燥或超临界干燥处理，得到含有生物质纤维素的生物质材料。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述纳米纤维化处理之后，还包括将纤维素纳米纤维进行表面改性处理，该表面改性处理包括以下方法中的一种或多种：采用吸附表面活性剂、吸附聚电解质、酯化、醚化、氧化、硅烷化以及接枝共聚方法。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用物理方法进行纳米纤维化处理，包括如下方法之一：采用高压均质微射流方法，或采用超声方法，或采用旋转切削循环研磨方法，或采用高速匀浆方法。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，采用高压均质微射流方法具体包括：将生物质纤维素样品配成0.01～5％的浓度通过高压均质微射流机在50～400MPa压力下处理1～10次，得到纤维素纳米纤维分散液。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，在进行所述纳米纤维化处理之后，还包括将纤维素纳米纤维分散液进行离心分离，然后将所得沉淀物纤维素纳米纤维冷冻保存，或者将该沉淀物纤维素纳米纤维冻干或烘干保存。

6.按照权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述生物质原料包括作物秸秆、木材、竹、麻、农产品外壳以及野生植物植株中的一种或多种。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，所述作物秸秆包括玉米秸秆、麦秆、甘蔗杆弃渣以及稻草中的一种或多种，所述农产品外壳包括椰壳、香蕉外皮以及豆荚中的一种或多种；所述野生植物植株包括芦苇。