[发明专利]一种提高纳米纤维干燥再分散效率的方法

说明书

本发明公开了一种提高纳米纤维干燥再分散效率的方法，属于纳米纤维干燥领域。本发明提供的一种提高纳米纤维干燥再分散效率的方法包括如下步骤：(1)将纳米纤维素/纳米几丁质分散液经干燥处理；(2)然后经过水润涨0.5h‑12h处理；(3)最后经再分散处理获得具有高再分散效率的、稳定的纳米纤维素/纳米几丁质分散液。还可向步骤(1)纳米纤维分散液中添加木质素磺酸钠，进一步提高纳米纤维素干燥后的再分散效率。本发明制备的再分散纳米纤维分散液稳定性好，可保持干燥前纳米纤维分散液的透明度和纳米纤维的纳米尺寸，可以提高压裂液的悬浮稳定性。本发明方法简便，易操作，成本低，可降低纳米纤维存储运输成本，有利于纳米纤维工业化大规模应用。

技术领域

本发明属于纳米纤维干燥再分散领域，具体涉及一种提高纳米纤维干燥后再分散效率的方法。

背景技术

纳米纤维素和纳米几丁质作为可生物降解和可再生的纳米材料而受到极大关注，具有高模量，低热膨胀系数和高机械强度等优异性能。然而，纳米纤维素和纳米几丁质在干燥过程中形成不可逆氢键，再分散时氢键无法完全断裂，易产生絮聚和聚集现象，再分散效率低，且无法达到干燥前的分散效果，严重阻碍后续应用研究。

纳米纤维素的形貌结构、空间位阻、表面电荷、界面相容性以及分散介质都是纤维素分子间氢键形成的重要影响因素。专利CN114058027A提出，添加木质素磺酸盐，微纳纤维素经过再分散，能得到稳定的悬浮液。然而纳米纤维素相比微纳纤维素，尺寸更小，纳米纤维素的比表面积是微纳纤维素的数量级倍数，因此其纤维间形成缠结并由此产生的氢键作用更强，而微纳纤维间的氢键作用明显相对较弱。因此仅添加木质素磺酸盐的方法并不适用于纳米纤维素的再分散。目前，主要从三个方面改善纳米纤维素干燥后的聚集。一是干燥方式的方法，例如控制干燥前的固含量(4％以上)，改变干燥时的溶剂(乙醇、乙二醇、叔丁醇等)，但是实验步骤繁琐，无法大规模实现；二是在悬浮液中加入封端剂，减少氢键的形成，但后续封端剂去除的处理步骤繁琐，影响应用性能；三是通过酯化、乙酰化、硅烷化等接枝改性的方法，提高纳米纤维素的亲水性，使得在水相中更好分散，但存在操作条件苛刻，改性效率有限等缺陷。

鉴于此提出本发明。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种简便高效的提高纳米纤维干燥后再分散效率的方法，主要是通过干燥脱水与水润涨作用相结合，协同干燥时间和纳米纤维网络结构的关系，保证水分子充分浸入纤维网络间，扩大纤维网络的空隙结构，而后辅助轻微的机械作用下即可获得具有高再分散效率的稳定的纳米纤维素/纳米几丁质分散液；进一步还可向纳米纤维分散液中通过添加木质素磺酸钠，阻碍纳米纤维干燥脱水时的氢键形成，可进一步提高再分散效率，得到稳定的含有木质素功能因子的纳米纤维分散液，还具备提高压裂液的悬浮稳定性的功能。

技术方案：本发明提供的一种提高纳米纤维干燥后再分散效率的方法，包括以下步骤：

(1)先将纳米纤维素/纳米几丁质分散液经干燥处理使得纳米纤维素/纳米几丁质的含水量小于5％；

(2)然后经过水润涨0.5h-12h处理；

(3)最后经再分散处理获得具有高再分散效率的、稳定的纳米纤维素/纳米几丁质分散液。

进一步的，步骤(1)中纳米纤维素/纳米几丁质分散液由化学预处理结合机械处理，酶预处理结合机械处理和机械处理的任一种方法制备得到；

进一步的，所述纳米纤维素/纳米几丁质分散液浓度为0.1～5％；所述再分散的纳米纤维素/纳米几丁质分散液浓度为0.1～5％；所述再分散效率为50％-80％。

进一步的，所述步骤(1)中纳米纤维素/纳米几丁质分散液经常压烘箱干燥或真空干燥获得纳米纤维薄膜，所述干燥温度为20～80℃。

进一步的，所述步骤(1)中纳米纤维素/纳米几丁质分散液经冷冻干燥获得纳米纤维气凝胶或经喷雾干燥获得纳米纤维颗粒。