技术特征：
1.一种高取代度的二醛纳米纤维素的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)以植物纤维素为原料，将纤维素分散在ph缓冲液中，然后用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基/naclo/naclo2氧化体系氧化纤维素c6位置的伯醇羟基，反应完成后得到c6-羧基氧化纤维素，然后与水混合形成分散液，再对分散液进行高功率机械超声拆解处理，得到含c6-羧基的纳米纤维素纤丝悬浮液；(2)将盐酸加入到步骤(1)制备所得的c6-羧基纳米纤维素纤丝悬浮液中，进行阳离子交换反应，使纳米纤维素脱钠，然后使用高速剪切机进行高速剪切，之后进行高功率机械超声拆解处理，再进行减压过滤，收集滤渣并与水混合重新分散形成悬浮液，重复上述高速剪切、超声拆解、减压过滤和重新分散操作，直至悬浮液ph上升至6～7为止，得到脱钠的c6-羧基纳米纤维素纤丝悬浮液；(3)将步骤(2)制备所得的脱钠c6-羧基纳米纤维素纤丝悬浮液与ph缓冲液混合，然后加入高碘酸钠在避光条件下进行选择性氧化反应，加入乙二醇终止反应后，得到高取代度二醛纳米纤维素纤丝悬浮液；(4)将步骤(3)所得高取代度二醛纳米纤维素纤丝悬浮液经过滤和水洗涤后得到高取代度的二醛纳米纤维素。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中所述植物纤维素为木材纤维或/和禾本纤维；步骤(1)所述的植物纤维素在ph缓冲溶液中的固形物含量为0.5％～5％，w/v。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中tempo氧化体系反应条件为：每克绝干纤维素中添加tempo试剂0.001～0.2g，naclo 0.01～1g，naclo
2 0.1～10g，naclo2的纯度为70～90％，反应温度为35～65℃，反应时间为2～10h；步骤(1)所述c6-羧基纤维素衍生物与水混合形成的分散液固形物含量为0.1％～5％，w/v。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)所述高功率机械超声拆解处理条件为：分散液的固形物含量为0.1～5％，w/v，超声频率为20～50hz，超声功率为400～1500w，超声处理时间为20～60min，此处理过程用冰水浴控制分散液温度在15～40℃。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)所述脱钠操作的目的是为了脱去步骤(1)tempo氧化引入的c6位羧基钠中的钠离子，使分散体系趋向于均相体系，避免分散体系凝胶化，从而提高后续反应效率。6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)所述稀盐酸的物质的量浓度为0.01mol/l～1mol/l；所述将稀盐酸添加到c6-羧基纳米纤维素纤丝悬浮液的ph为2～3；所述阳离子交换反应温度为15～40℃；所述高速剪切转速为4000～12000r/min，剪切时间为5～20min。7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)所述高功率机械超声拆解处理条件为：悬浮液的固形物含量为0.1～1％，w/v，超声频率为20～50hz，超声功率为200～500w，超声处理时间为10～20s，处理过程用冰水浴控制分散液温度在10～30℃；步骤(2)停止高速剪切、超声拆解、减压过滤和重新分散这一循环操作的终点为重新分散的分散液ph上升至6～7，操作终点重新分散的分散液固形物含量为0.1～1.2％，w/v。8.根据权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(3)所述ph缓冲液为醋酸-醋酸钠缓冲溶液，ph为3.5～6；
所述c6-羧基纳米纤维素的脱水葡萄糖结构单元与高碘酸钠物质的量之比为1:1.1～1:4；所述选择性氧化反应在反应时不断搅拌，搅拌转速为100～300r/min，搅拌温度为20～55℃，反应时间为3～13h；所加乙二醇与高碘酸钠物质的量之比为2～6:1；所得到的悬浮液固形物含量为0.1～0.8％，w/v。9.权利要求1～8任一项所述方法制备得到的高取代度的二醛纳米纤维素。10.根据权利要求9所述高取代度的二醛纳米纤维在生物与医药行业、纺织工业、细胞组织工程、环境保护行业中的应用。
技术总结
本发明属于高分子材料领域，公开了一种高取代度的二醛纳米纤维素及其制备方法，所述的高取代度二醛纳米纤维素的制备方法为：以天然纤维素为原料，首先用TEMPO氧化纤维素C6位置的伯醇羟基，再将其经高功率机械超声拆解处理，形成高度分散的纳米纤维素纤丝悬浮液，然后添加盐酸进行阳离子交换反应，并加水脱去纳米纤维素中的钠离子，再用高碘酸钠氧化纤维素葡萄糖结构单元中的C2，C3位置上的羟基，经减压过滤后得到湿态的二醛纳米纤维素。本发明采用的反应方法为均相体系，醛基取代度高，反应效率高，氧化剂高碘酸钠消耗少，反应用时短，产物长径比和得率高且易于分离，是一种绿色环保，简单高效的制备方法。简单高效的制备方法。简单高效的制备方法。
技术研发人员：王兆梅 沈珂 朱维
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2022.04.02
技术公布日：2022/6/28