一种改性纤维素的制备方法及其应用与流程

本发明涉及高分子材料，具体涉及一种改性纤维素的制备方法及其应用。

背景技术：

1、纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂，是植物细胞壁的主要成分，通常与半纤维素、果胶和木质素结合在一起，其结合方式和程度对植物源食品的质地影响很大。而植物在成熟和后熟时质地的变化则有果胶物质发生变化引起的，纤维素还是一种重要的膳食纤维，是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖。

2、纤维素的应用很广泛，可以作为增性剂用于高分子树脂中，再将树脂通过热压制备成形状不一的餐具，通过改性纤维素的加入能够赋予树脂更多的附加性能，例如抗菌性，若将具有抗菌性能的改性纤维素应用于餐具树脂的加工中，则能够在很大程度上改善餐具的抗菌防霉变性能。

技术实现思路

1、解决的技术问题

2、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种改性纤维素的制备方法及其应用，旨在制备出疏水性和抗菌性更佳的纤维素，并使其更好的以应用于餐具树脂的增性中。

3、技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种改性纤维素的制备方法，所述制备方法包括以下制备步骤：

6、s1、以农作物秸秆和甘蔗渣为原料制备自制纤维素组分，接着称取1-2重量份自制纤维素组分分散于100重量份去离子水中，超声分散后制备成纤维素悬浮液；

7、s2、将s1中的纤维素悬浮液与150-160重量份无水乙醇进行混合，超声处理后加入3-4重量份十八碳烷酸，接着在80℃的温度条件下搅拌5-6h进行反应，反应完成后离心并使用无水乙醇洗涤沉淀3次，所得沉淀记作十八碳烷酸改性纤维素；

8、s3、将抗菌剂吸附在纳米二氧化钛的表面制备成抗菌二氧化钛，再通过硅烷偶联剂对抗菌二氧化钛进行表面改性制得改性二氧化钛；

9、s4、将十八碳烷酸改性纤维素、改性二氧化钛和异丙醇按照3：2：20的重量比进行搅拌混合，搅拌混合完成后置于70-72℃的温度下旋蒸去除异丙醇，所得组分经过干燥后即为改性纤维素。

10、更进一步地，所述s1中自制纤维素组分的制备步骤为：

11、步骤1、将农作物秸秆粉碎至长度为0.5-0.8mm，倒入去离子水内浸泡15-20min后过滤去除滤液，并置于45-48℃的烘箱内干燥3-5h，接着按照1：20的料液比浸泡在硝酸-乙醇溶液中，加热至75-90℃静置3-5h进行反应，反应完成后用乙醇洗涤3次并置于48-50℃的烘箱内干燥3-5h，粉碎过200目筛后所得记作第一纤维素组分；

12、步骤2、将甘蔗渣粉碎至过50目筛后倒入去离子水内浸泡18-20min后过滤去除滤液，置于48-50℃的烘箱内干燥4-5h后，接着置于氢氧化钠溶液中沸水浴1-2h，洗涤至中性后在75℃的温度条件下用双氧水溶液漂白两次，再次洗涤至中性后置于48-50℃的烘箱内干燥4-5h，粉碎过200目筛后所得记作第二纤维素组分；

13、步骤3、将第一纤维素组分和第二纤维素组分按照等重量比进行混合，混合后所得即为自制纤维素组分。

14、更进一步地，所述步骤1中的硝酸-乙醇溶液为体积浓度为40%的硝酸和无水乙醇按照等体积比混合后制得。

15、更进一步地，所述步骤2中氢氧化钠溶液的体积浓度为45%，步骤2中双氧水溶液的体积浓度为30%。

16、更进一步地，所述s1中超声分散的频率为26-28khz，超声分散的时间为5-6min。

17、更进一步地，所述s2中超声处理的具体步骤为：置于超声波清洗器中以1-2kw的功率超声处理25-30min，s2离心的转速为6000-8000r/min。

18、更进一步地，所述s3中抗菌二氧化钛的制备方法为：称取18-25重量份纳米二氧化钛分散于200-300重量份无水乙醇中，接着加入1-2重量份十四烷基二甲基癸基溴化铵、2-3重量份十二烷基二甲基癸基溴化铵、1-2重量份十二烷基二甲基苄基氯化铵、1-2重量份二癸基二甲基氯化铵和1-2重量份十六烷基三甲基氯化铵，在功率为32-35khz的条件下超声分散30min，过滤后所得沉淀即为抗菌二氧化钛。

19、更进一步地，所述s3中改性二氧化钛的制备方法为：将8-10重量份抗菌二氧化钛分散在65-70重量份的异丙醇中，接着加入5-6重量份3-氨丙基三乙氧基硅烷，以200-300r/min的搅拌速度搅拌15-20min，接着置于70℃的温度下旋蒸去除异丙酮，所得即为改性二氧化钛。

20、更进一步地，所述s4中搅拌混合的搅拌速度为100-200r/min，s4中干燥的温度为45-48℃，干燥时间为2-3h。

21、一种改性纤维素的应用，所述改性纤维素由上述一种改性纤维素的制备方法制得，所改性纤维素应用于涂料的增性中，具体应用为：将改性纤维素按照2-3%的重量比加入至需要增性的树脂中，经搅拌混合后热压制备成餐具。

22、有益效果

23、本发明提供了一种改性纤维素的制备方法及其应用，与现有公知技术相比，本发明具有如下有益效果：

24、本发明以农作物秸秆和甘蔗渣为原料制备纤维素，既能够起到废物循环利用的作用，又能够降低纤维素的生产成本；其次，通过十八碳烷酸对纤维素进行疏水改性，在改性中能够使十八碳烷酸表面的羧基与纤维素表面的羟基发生脱水反应，从而在纤维素表面引入疏水基团，使纤维素具有稳定的疏水性能；最后，本发明将种类不同的季铵盐抗菌剂吸附在纳米二氧化钛表面的孔径结构内，再经过硅烷偶联剂的表面改性后能够使纳米二氧化碳具有稳定的抗菌性能，然后将具有抗菌性能的纳米二氧化钛接枝吸附在纤维素的表面，不仅使纤维素具有较好的抑菌性能，还能够增强加入纤维素后树脂的抗菌防霉变性能，因此，本发明制备的改性纤维素在餐具树脂领域具有较好的应用前景。

技术特征：

1.一种改性纤维素的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下制备步骤：

2.根据权利要求1所述的一种改性纤维素的制备方法，其特征在于，所述s1中自制纤维素组分的制备步骤为：

3.根据权利要求2所述的一种改性纤维素的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的硝酸-乙醇溶液为体积浓度为40%的硝酸和无水乙醇按照等体积比混合后制得。

4.根据权利要求2所述的一种改性纤维素的制备方法，其特征在于，所述步骤2中氢氧化钠溶液的体积浓度为45%，步骤2中双氧水溶液的体积浓度为30%。

5.根据权利要求1所述的一种改性纤维素的制备方法，其特征在于，所述s1中超声分散的频率为26-28khz，超声分散的时间为5-6min。

6.根据权利要求1所述的一种改性纤维素的制备方法，其特征在于，所述s2中超声处理的具体步骤为：置于超声波清洗器中以1-2kw的功率超声处理25-30min，s2离心的转速为6000-8000r/min。

7.根据权利要求1所述的一种改性纤维素的制备方法，其特征在于，所述s3中抗菌二氧化钛的制备方法为：称取18-25重量份纳米二氧化钛分散于200-300重量份无水乙醇中，接着加入1-2重量份十四烷基二甲基癸基溴化铵、2-3重量份十二烷基二甲基癸基溴化铵、1-2重量份十二烷基二甲基苄基氯化铵、1-2重量份二癸基二甲基氯化铵和1-2重量份十六烷基三甲基氯化铵，在功率为32-35khz的条件下超声分散30min，过滤后所得沉淀即为抗菌二氧化钛。

8.根据权利要求1所述的一种改性纤维素的制备方法，其特征在于，所述s3中改性二氧化钛的制备方法为：将8-10重量份抗菌二氧化钛分散在65-70重量份的异丙醇中，接着加入5-6重量份3-氨丙基三乙氧基硅烷，以200-300r/min的搅拌速度搅拌15-20min，接着置于70℃的温度下旋蒸去除异丙酮，所得即为改性二氧化钛。

9.根据权利要求1所述的一种改性纤维素的制备方法，其特征在于，所述s4中搅拌混合的搅拌速度为100-200r/min，s4中干燥的温度为45-48℃，干燥时间为2-3h。

10.一种改性纤维素的应用，其特征在于，所述改性纤维素由权利要求1-9任一项所述的一种改性纤维素的制备方法制得，所改性纤维素应用于树脂的增性中，具体应用为：将改性纤维素按照2-3%的重量比加入至需要增性的树脂中，经搅拌混合后热压制备成餐具。

技术总结
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种改性纤维素的制备方法及其应用，本发明以农作物秸秆和甘蔗渣为原料制备纤维素，既能够起到废物循环利用的作用，又能够降低纤维素的生产成本；通过十八碳烷酸对纤维素进行疏水改性，在改性中能够使十八碳烷酸表面的羧基与纤维素表面的羟基发生脱水反应，从而在纤维素表面引入疏水基团，使纤维素具有稳定的疏水性能；本发明将种类不同的季铵盐抗菌剂吸附在纳米二氧化钛表面的孔径结构内，再经过硅烷偶联剂的表面改性后能够使纳米二氧化碳具有稳定的抗菌性能，然后将具有抗菌性能的纳米二氧化钛接枝吸附在纤维素的表面，不仅使纤维素具有较好的抑菌性能，还能够增强加入纤维素后树脂的抗菌防霉变性能。

技术研发人员：姚润高,陈超,刘江涛,张壮凛,张丽燕
受保护的技术使用者：广东扬格新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8