[发明专利]基于固定化酶化学-氧化脱胶的疏水亲油纳米纤维素的制备方法

说明书

本发明公开了一种绿色本征疏水亲油纳米纤维素及其制备方法。本发明以麻杆为原料，以自主研发的固定化酶‑化学脱胶剂及氧化脱胶剂为蒸煮介质，通过两者的交替蒸煮，高效绿色制备得到具有本征疏水亲油性能的纳米纤维素。本发明的方法制备得到的纳米纤维素直径为4～12nm，长径比大，且无需改性就具有本征疏水亲油性，解决了现有技术制备的纳米纤维素亲水疏油，需要进一步改性来改善其亲油性，以实现其在疏水聚合物中分散的问题，且本发明通过采用新的低盐含量的固定化酶‑化学脱胶剂，很好解决了现有纳米纤维素制备过程大量耗酸或碱，导致严重污染的问题。

技术领域

本发明涉及一种纳米纤维素及其制备方法，尤其涉及一种绿色本征清洁化高效疏水亲油纳米纤维素及其制备方法。

背景技术

我国是麻植物的种植大国，产量居世界第一，但是目前的应用集中在其韧皮、籽实等部分，剩余大量的汉麻杆通常被作为农作废弃物丢弃或焚烧，不仅浪费了资源，又造成了环境污染。将汉麻杆进行回收处理，不仅具有环保效益，在一定程度上也可降低麻纤维产业的经济成本，进而可扩大汉麻产业的发展。

固定化果胶酶，这意味着果胶酶可以固定在基质上，对增加果胶酶的重复使用和调节催化性能有作用。使用该方法可以提高果胶酶的稳定性，降低成本，提高果胶酶的分离纯化。海藻酸钙是最常见的天然聚合物，但其存在强度低，耐水性差等问题，本发明利用具有负电性的海藻酸钠与具有正电性(碱性条件下)的蛋白质复合构筑聚电解质复合体系，再通过氯化钙与其反应形成多重交联结构，增强基质的强度，实现果胶酶的有效控释，提高果胶酶的耐热性，并进而提高果胶和木质素的高效去除。

纳米纤维素是纤维素纤维经处理得到的纳米尺度的产物。与传统纤维素材料相比，纳米纤维素具有比表面积大、结晶度大、抗张强度大、模量高、可生物降解、质量轻等特点，被认为是最有前途的复合材料增强体，在环保、造纸、包装、食品、能源、复合材料及医学等诸多领域有广泛市场空间。

纳米纤维素可来源于植物、动物和微生物等，储量丰富，是人类近期难以人工合成的材料之一。根据材料来源、制备方法及纤维形态不同，纳米纤维素可分为纤维素纳米晶体(CNC)、纤维素纳米纤丝(CNF)、细菌合成纳米纤维 (BNC)和静电纺丝纤维(ECC)4大类。制备方法包括机械法、化学法和酶处理法。无论哪种方法其制备过程基本包括四步，即：(1)前处理，通过研磨、清洗等过程去除表面杂质和粉碎；(2)利用化学、机械、或酵素处理，把内层纤维状纤维素与植物的初生细胞壁和大纤维与次生细胞壁分离；(3)把存在于微纤维的纤维素通过水解或机械破坏分离粉碎成纳米纤维素；(4)修饰纳米纤维素，使其具有后续加工的流变形和在基体中的分散性。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种绿色本征清洁化高效疏水亲油纳米纤维素制备方法。本发明以麻杆为原料，以自主研发的固定化酶-化学脱胶剂及氧化脱胶剂为蒸煮介质，通过“交替蒸煮法”高效绿色制备得到具有疏水亲油性能的纳米纤维素。本发明的方法制备得到的纳米纤维素直径为4～12nm，长径比大，且无需改性就具有本征疏水亲油性，解决了现有技术制备的纳米纤维素亲水疏油，需要经过化学改性或表面整理才能改善其亲油性来，实现其在疏水聚合物中的分散问题，且本发明的制备方法采用了新的固定化酶-化学脱胶剂，很好解决了现有纳米纤维素制备过程大量耗酸或碱，导致严重污染问题以及现有纳米纤维素生物法中酶的使用不可重复性的问题。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

本发明的一技术方案为，提供一种固定化酶-化学脱胶剂，该固定化酶-化学脱胶剂，按照质量百分比由以下成分构成：固定化酶10.50～13.00％、氢氧化钠0.20～0.40％、碳酸钠0.10～0.20％、氯化钠0.15～0.25％、氯化钙0.15～0.25％、甲酸钠0.05～0.08％、其余为水，其中所述固定化酶是将果胶酶固定在由海藻酸钠、蛋白质以及氯化钙形成的交联基质中而制备得到。