本发明涉及纤维素的改性工艺技术领域，具体涉及一种轻质纤维素的制备方法。
背景技术：
纤维素是自然界中年再生量大、分布广、且可生物降解的天然高分子（dp大于3000）。具有无毒、生物相容性好等特点。但由于分子内和分子间存在大量的氢键，造成天然纤维素不熔融，也很难溶于常规溶剂。纤维素轻质化是纤维素应用发展的一个方向和科学研究的热点。
传统的纤维素轻质化途径主要有两种:一种是先使用非衍生化溶剂破坏天然纤维素中的氢键，直接溶解纤维素，再借助凝固浴使纤维素再生轻质化;另一种是将从天然纤维素中提取的纤维素纳米纤维(cnf)，包括纤维素纳米长纤维或纤维素纳米晶须，直接分散在水中自发形成。其制备过程分为三个关键步骤:原料的溶解或分散;凝胶的形成和溶剂置换;凝胶的干燥。得到的轻质纤维素密度大于35.00mg/cm3。高聚合度及低密度是轻质纤维素发展的需要突破的瓶颈。
作为高分子材料，其性能是由构成材料的结构单元化学结构、分子量（聚合度）、以及分子链的空间结构（超分子结构）所决定的。
在上述方法中，产品的化学结构与dp大于2800的天然纤维素的结构单元化学结构相比没有变化。分子量（聚合度）、以及分子链的空间结构（超分子结构）发生了变化，限制了轻质纤维素的使用性能。方法一，除聚合度降到dp200-400外还存在纤维素直接溶解再生后，原料中的高强高模的纤维素ⅰ型晶体被破坏特别是纤维素iα，分子链重排产生强度较低的纤维素ⅱ型晶体，导致得到的产品力学性能较差，而且在制备过程中纤维素有较大程度的收缩。方法二存在cnf聚合度dp低于100。限制了其产品的应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种轻质纤维素的制备方法。该方法能有效保证轻质纤维素的密度，提高产品的强度和品质。制备而成的轻质纤维素高聚合度（产品dp大于1200）、高度多孔、纤维素i结晶结构。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种轻质纤维素的制备方法，该方法包括如下步骤：
第一步：将纤维素、水搅拌混合，得纤维素溶液；其中水的用量为纤维素溶液质量的98.5－99.8%，纤维素的用量为纤维素溶液质量的0.1－2.0%；
第二步：将第一步所得纤维素溶液采用均质机均质、胶体磨均质或进行高速搅拌；
第三步：将第二步得到的溶液在-20－-50℃下保持3-24小时，得固体样品；
第四步：将第三步得到固态样品干燥得到轻质纤维素。
进一步地，第一步所述纤维素为细菌纤维素。
更进一步地，第一步所述纤维素为dp大于2000的细菌纤维素。
进一步地，第二步所述高速搅拌的速率为1000—3000rpm，每次搅拌时间10-30分钟，重复5-15次；所述均质机均质压力为30-50mpa；所述胶体磨转速1000—3000rpm。
进一步地，第四步所述干燥为冷冻干燥。
进一步地，第四步所述轻质纤维素的特征：dp大于1200，密度小于30.00mg/cm3，iα大于50.0%的纤维素i。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明的制备方法能得到密度小于30.00mg/cm3，dp大于1200、iα大于50%的纤维素i产品。
2、本发明使用原料仅仅为水和纤维素，无污染。
3、本发明的制备方法操作简单，条件温和。
4、本发明所制得轻质纤维素分子量高；可作为基础原料进行进一步改性；在生物医学、催化剂负载、环境保护、轻工食品等领域具有潜在应用，具有很高的科学价值和社会效益及经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施作进一步地详细说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。
发明人对本发明进行了深入地创造性研究和试验，有许多成功的实施例，下面列举六个实施例。
实施例一
第一步：将细菌纤维素（dp：2000）2g，水98g，即细菌纤维素质量组百分数2.0%，水质量组百分数98.0%，混合搅拌分散；
第二步：将第一步所得到溶液进行转数为1000rpm高速搅拌15次，每次10分钟，直到溶液均匀；
第三步：将第二步得到的溶液在-20℃下保持24小时，得固态样品；
第四步：将第三步得到固态样品冷冻干燥，得到：dp1200，密度30.00mg/cm3,iα含量50.5%的纤维素i产品。
传统方法仅能得到纤维素ii。无法达到本发明所得到：dp1200，密度为30.00mg/cm3，iα含量为50.5%的纤维素i的技术效果。
实施例二
第一步：将细菌纤维素（dp：2800）1g，水99g，即细菌纤维素质量组百分数1.0%，水质量组百分数99.0%，混合搅拌分散；
第二步：将第一步所得到溶液在50mpa进行均质机均质；
第三步：将第二步得到的溶液在-50℃下保持3小时，得固态样品；
第四步：将第三步得到固态样品冷冻干燥，得到：dp2000密度15.00mg/cm3,iα含量51.8%的纤维素i产品。
传统方法仅能得到纤维素ii。无法达到本发明所得到密度为15.00mg/cm3，iα含量51.8%的纤维素i的技术效果。
实施例三
第一步：将细菌纤维素（dp：3200）0.1g，水99.9g，即细菌纤维素质量组百分数0.1%，水质量组百分数99.9%，混合搅拌分散；
第二步：将第一步所得到溶液进行1000rpm胶体磨进行均质；
第三步：将第二步得到的溶液在-20℃下保持12小时，得固态样品；
第四步：将第三步得到固态样品冷冻干燥，得到：细菌纤维素dp2500，密度12.60mg/cm3,iα含量53.6%的纤维素i产品。
传统方法仅能得到纤维素ii。无法达到本发明所得到的细菌纤维素dp2500，密度12.60mg/cm3，iα含量53.6%的纤维素i的技术效果。
实施例四
第一步：将细菌纤维素（dp：2200）2g，水98g，即细菌纤维素质量组百分数2.0%，水质量组百分数98.0%，混合搅拌分散；
第二步：将第一步所得到溶液在30mpa进行均质机均质；
第三步：将第二步得到的溶液在-50℃下保持12小时，得固态样品；
第四步：将第三步得到固态样品冷冻干燥，得到细菌纤维素dp2000，密度18.30mg/cm3,iα含量51.3%的纤维素i产品。
传统方法仅能得到纤维素ii。无法达到本发明所得到细菌纤维素dp2000，密度18.30mg/cm3，iα含量51.3%的纤维素i的技术效果。
实施例五
第一步：将细菌纤维素（dp：2200）2g，水98g，即细菌纤维素质量组百分数2.0%，水质量组百分数98.0%，混合搅拌分散；
第二步：将第一步所得到溶液进行转数为3000rpm高速搅拌5次，每次30分钟；
第三步：将第二步得到的溶液在-20℃下保持12小时，得固态样品；
第四步：将第三步得到固态样品冷冻干燥，得到细菌纤维素dp1500，密度为13.20mg/cm3，iα含量为50.3%的纤维素i的效果。
传统方法仅能得到纤维素ii。无法达到本发明所得到细菌纤维素dp1500，密度13.20mg/cm3,iα含量50.3%的纤维素i的技术效果。
实施例六
第一步：将细菌纤维素（dp：2000）1.5g，水98.5g，即质量组百分数1.5%，水质量组百分数98.5%，混合搅拌分散；
第二步：将第一步所得到溶液进行3000rpm胶体磨进行均质；
第三步：将第二步得到的溶液在-28℃下保持12小时，得固态样品；
第四步：将第三步得到固态样品冷冻干燥，得到细菌纤维素dp1200，密度11.00mg/cm3,iα含量54.1%的纤维素i产品。
传统方法仅能得到纤维素ii。无法达到本发明所得到细菌纤维素dp1200，密度11.00mg/cm3,iα含量54.1%的纤维素i的技术效果。