[发明专利]一种禾本类农业废弃秸秆纳米纤维素晶的制备方法

说明书

本发明涉及禾本类农业废弃秸秆纳米纤维素晶的制备技术领域，且公开了一种禾本类农业废弃秸秆纳米纤维素晶的制备方法，包括以下步骤：S1、预处理，S2、秸秆纤维素提纯，S3、纳米纤维素晶制备，S4、冷冻干燥，通过机械粉碎得到秸秆纤维素粉末，再经过铜离子催化氧化和硫酸酸解处理，高速搅拌下得秸秆纤维素悬浮液，而后对悬浮液进行离心处理、高压分散处理及冷冻干燥即可得到具有高结晶度、高模量、高比表面积、内含缺陷少的纳米纤维素晶。该禾本类农业废弃秸秆纳米纤维素晶的制备方法，所提供的纳米纤维素制备方法工艺简单、产量高且使用来源广泛、成本低廉的农业废弃物为原料，可适用于大规模生产并提高废弃秸秆的附加价值。

技术领域

本发明涉及禾本类农业废弃秸秆纳米纤维素晶的制备。本纳米纤维素材料具有较低的长径比，较高的结晶度和较高的产率。

背景技术

近年来，天然聚合物因其可持续性、可再生、可生物降解、价格低廉及其优良的加工性能一直备受关注。

纤维素作为地球储量最大的、最丰富天然可再生资源，长期以来被公认为生产化学材料、燃料等产品的潜在原料。尽管纤维素作为地球上储量最大的天然聚合物，但近几年其才作为纳米材料被人们广泛研究，依照纳米结构的不同其主要分为纳米纤维素晶(CNC)、纳米纤维状纤维素(NFC)、细菌纤维素(BC)等形式，其中纳米纤维素晶的制备原理主要为利用酸水解天然纳米原纤维束中作为结构缺陷的无定形区，而留下纳米纤维素棒状晶体。

因纳米纤维素高结晶度、高亲水性、高模量、高强度、高比表面积、高长径比、超精细结构和高透明性等的优异性能，其被用于诸如聚合物增强剂、抗菌包装薄膜、可降解包装、抗氧化剂、阻隔材料、伤口愈合、食品药品、生物活性纸、光学性薄膜等多个方面。

我国作为农业大国，每年都会产生大量的农用废弃物，仅秸秆的资源量高达9亿吨，而这之中主要为作为粮食所种植的小麦、水稻、玉米等植物秸秆，其中可收集利用的资源量高达7.5亿吨，但实际经过处理利用的资源量只占秸秆总资源量的3％左右，其余大部分都通过填埋、焚烧、堆肥等方式进行处理。对于秸秆的生产再利用及扩展农用秸秆新用途可极大的缓解资源浪费和环境污染。目前制作纳米纤维素的主要原料为纤维素含量高品质好的棉短绒、针叶木材的材料，而农用秸秆因其纤维结晶度及含量较低、显色基团等杂质偏多、强度较差等原因并不作为生产纳米纤维素的主要原料，本发明针对秸秆纤维素含量低、洁净度低、含量差的缺点利用酸碱两步及氧化对秸秆纤维素进行提纯处理，再通过氧化、酸解和高压均质相复合的方法有效制备了性能良好的纳米纤维素晶。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种禾本类农业废弃秸秆纳米纤维素晶的制备方法，本纳米纤维素材料具有较低的长径比，较高的结晶度和较高的产率。

(二)技术方案

本发明提供如下技术方案：一种禾本类农业废弃秸秆纳米纤维素晶的制备方法，包括以下步骤：

S1、预处理：将秸秆洗净后切断至5±2cm，至于电磁炉中持续加热煮沸120min，取滤渣至于45℃烘箱中干燥至恒重；上述干燥秸秆进行粉碎处理，粉碎机滤网40～60目，得到秸秆粉末。