[发明专利]一种麦草制备纤维素微纤丝薄膜的方法

说明书

本发明涉及一种麦草制备纤维素微纤丝及其薄膜的方法，该方法包括麦草纤维浆料筛分处理；酶水解漂白麦草纤维；高压均质处理及制备纤维素微纤丝；制备纤维素微纤丝薄膜。采用本发明，以漂白麦草纤维为原料，通过酶预处理结合高压均质法制备出纤维素微纤丝，使麦草纤维细胞壁表面形貌和孔隙结构发生变化，进一步优化纤维素微纤丝制备工艺，促进纤维素微纤丝亲水性、力学性能和透明性等性能提高，从而以低能耗、低成本的方法制备出性能理想的纤维素微纤丝（CMF）薄膜，极大地推进纤维素微纤丝（CMF）的进一步市场化开发和利用，提高农业综合利用效益。

技术领域

本发明涉及一种麦草制备纤维素微纤丝及其薄膜的方法，属于制浆造纸技术领域，具体是运用酶预处理结合高压均质法制备纤维素微纤丝（CMF），并将纤维素微纤丝（CMF）用于薄膜制备。

背景技术

众所周知，植物纤维素是地球上储量极为丰富、可再生、可生物降解的绿色高分子材料，主要可以用在制浆造纸、纺织和精细化工等领域。近几十年，为了应对日益严重的资源和能源危机，充分挖掘植物纤维的优异性能和潜在应用价值，开发和利用以植物纤维素为原料的新型产品已经发展成为国内外科研工作者的研究热点。纤维素微纤丝（CMF）是一种以植物纤维（多为纸浆）为原料，通过对纤维进行反复均质化处理后解离出来的一种具有纳米尺寸的新型产品。因其具有极为丰富的资源优势、可生物降解性、优异的机械强度和透光性，使其应用价值和市场价值很高，不仅可以代替某些传统化工产品，而且还可以与其他聚合物（如淀粉、聚乙烯和聚氨酯等）构成复合材料，能够打破原有纤维资源的局限性，产生可观的经济价值。

目前，由于制备纤维素微纤丝（CMF）过程中能耗较高，产品价格较贵，阻碍了其商品化应用。经过科研工作者长期不懈的探索，研究发现，在机械作用前进行预处理能耗显著降低能耗，改善产品结构和性能。其中，酶预处理是一种重要的预处理手段，能够柔化、润胀纤维，改善纤维的形貌和聚集态结构，使其更容易通过高压均质机发生纤丝化作用，而且不使用化学试剂，符合现代社会绿色环保的要求。迄今为止，在制备纤维素微纤丝（CMF）的方法中，国内外有关酶预处理的研究还相对比较少，而且大多数研究集中在采取不同的原料、不同的制备方法分离出纤维素微纤丝（CMF），然后对其形貌、结构和性能进行分析，以及在高强度透明复合材料中的应用等。然而，对于酶预处理过程中纤维细胞壁孔隙结构的变化，酶预处理与CMF形貌、结构和性能的关系，以及机械解离能耗与CMF形貌、结构和性能的关系等方面的研究相对较少，值得深入关注。因此，研究酶预处理对纤维细胞壁孔隙结构的变化，以及不同酶预处理和均质次数对CMF形貌、结构和性能的影响等方面是非常有必要的，可以优化酶预处理技术，降低机械解离能耗，提高产品性能，促进CMF的工业化应用。

我国是农业大国，秸秆总量高，但是在农村绝大多数农作物秸秆都被直接焚烧还田，综合利用技术落后，在精细加工等方面的利用率很低，严重浪费了秸秆的潜在价值，使农村经济收益低。因此，本发明以漂白麦草纤维为原料，采用酶预处理结合高压均质法制备纤维素微纤丝（CMF），分析酶预处理过程中纤维细胞壁孔隙结构的变化、以及酶预处理和高压均质处理对CMF形貌、结构和性能的影响，从而优化CMF制备工艺，极大地推进纤维素微纤丝（CMF）的进一步市场化开发和利用。

发明内容

本发明的目的是通过酶预处理以及酶预处理和高压均质处理相结合，使麦草纤维细胞壁表面形貌和孔隙结构发生变化，进一步优化纤维素微纤丝制备工艺，促进纤维素微纤丝亲水性、力学性能和透明性等性能提高，并运用于制备薄膜的一种麦草制备纤维素微纤丝及其薄膜的方法。

本发明采取的技术方案是：一种麦草制备纤维素微纤丝及其薄膜的方法，其特征在于它包括如下步骤：

（1）麦草纤维浆料筛分处理：采用动态滤水性测定仪对麦草纤维原料进行筛分，浆料质量分数为0.4～0.6%，搅拌速度为1000～1500 r/min，搅拌至滤液澄清，收集滤液中的细小纤维组分（P200）和留在筛网上的较长纤维组分（R200），平衡水分，备用。