[发明专利]一种具有不同化学官能团的多孔小球及其应用

说明书

本发明公开了一种具有不同官能团的纤维素/微米纤维素长丝多孔小球及其应用，属于复合功能材料技术领域。本发明采用强度高、价格低和尺寸在微米级别的微米纤维素长丝作为纤维素小球的增强材料，克服传统纤维素微球尺寸过小难分离、机械强度低等缺点，制备的具有不同官能团的纤维素/微米纤维素长丝多孔小球的尺寸和力学强度可控，可根据应用场合的实际需要，将特定的化学官能团或高分子链化学键合到微米纤维素长丝增强的纤维素多孔小球，其产物可可广泛地应用于食品、药品以及工农业废水中染料、抗生素、重金属等物质的吸附，也可应用于蛋白质、酶类、细胞等物质的载体，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于复合功能材料技术领域，更具体地说，涉及一种具有不同化学官能团的纤维素/微米纤维素长丝多孔小球及其制备方法，同时涉及其在不同领域的应用。

背景技术

纤维素是自然界中分布最广、产量最大且可再生、可降解的天然高分子物质，因其来源广、价格低廉、生物相容性好、强度高和使用后易处置等特点，引起国内外研究者广泛关注，其中改性纤维素类分离和纯化材料是当前主要的研究领域之一，可减少对石化资源的依赖及对环境的污染。

纤维素是由D-脱水吡喃葡萄糖酐(AGU)单元通过β-1,4-糖苷键连接而成，每个AGU单元都含有3个羟基基团，利用羟基可以对其进行官能化。如果将纤维素制备成多孔小球，并对其表面进行相应的官能化，在食品、药品以及工农业废水中染料、抗生素、重金属等物质的吸附剂，蛋白质、酶类、细胞等物质的载体等领域，具有广阔的应用前景。

纤维素微球作为纤维素的衍生产品，具有比表面积大、通透性能和水力学性能好等优点，已经在生物、医学、材料等领域得到广泛的应用。但是纤维素微球由于尺寸较小(≤1mm)，制作过程复杂，使用后不易分离处置，且未经修饰的纤维素微球仅能通过羟基作用对分子进行非特异性吸附，机械强度也很难达到使用要求，因此限制了其应用。

经检索，现有技术中也存在相关的技术方案，中国专利申请号CN201010283198.0，公开日期为2010.12.22的申请案公开了纤维素微球的制备方法，其制备方法包括有以下步骤：1)以碱/尿素水溶液或/和碱/硫脲水溶液为溶剂，预冷至低温-5℃～-12℃，然后加入纤维素在低温下高速搅拌溶解，最后低速离心脱泡除去杂质即可得到纤维素溶液；2)在高压电场作用下，进行静电喷射，最终形成再生的纤维素微球。

中国专利申请号CN200810047314.1，公开日期为2008.08.27的申请案公开了一种纤维素微球及其制备方法和用途，将纤维素溶液分散于含乳化剂或复合乳化剂的有机溶剂中，搅拌至液滴分散均匀后常温固化1～10hr成形，然后加入稀酸使纤维素再生形成微球，静置分层，过滤得纤维素颗粒，倾析洗涤后得纤维素微球。

已有报道以离子液体为溶剂来制备纤维素/壳聚糖复合小球，该小球对中草药水中的色素具有良好的吸附效果。中国专利申请号CN201110341904.7，公开日期为2012.06.20的申请案公开了一种再生纤维素微球及其制备方法，其制法是先将纤维素溶于离子液体中制备纤维素溶液，再将纤维素溶液加入到油相中，通过反相悬浮和程序降温使纤维素溶液凝结成液滴，然后加入固化剂使纤维素溶液液滴固化形成纤维素微球，最后用蒸馏水洗涤和浸泡纤维素微球使离子液体全部进入浸泡液中，即得到乳白色的再生纤维素微球。众所周知，到目前为止，离子液体的价格还是非常昂贵，无法进行大规模的工业应用。

中国专利申请号CN201710089429.6，公开日期为2017.06.13的申请案公开了一种纤维素微球改性的制备方法，将碱和尿素冷冻加入纤维素和环糊精搅拌溶解后分散于正己烷、石油醚、斯潘系列乳化剂和吐温系列乳化剂混合的溶液中搅拌成形、加热，加入戊二醛、乙二醇二缩水甘油醚和环氧氯丙烷反应12h，加入稀酸调节pH使纤维素复合材料再生成微球，静置取上层分离物，过滤干燥后，即得到纤维素复合微球；将得到的纤维素复合微球用酒精冲洗提纯，烘干后得到纤维素改性复合颗粒。