一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法专利检索-海鞘动物学专利检索查询-专利查询网

一种优化海鞘 纳米 纤维素制备的方法

阅读：375发布：2020-05-22

专利汇可以提供一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且海鞘纤维素（tunicatecellulose，TC）具有较大的分子量和结晶度，因此采用传统的酸水解法很难制备高产率的海鞘纳米纤维素（tunicatecellulose nanocrystals，T-CNs），其最高产率也只有约20%。针对上述存在的问题，本发明公开了一种优化T-CNs制备的方法。首先，在水的存在下利用球磨机对海鞘纤维素（tunicatecellulose，TC）进行研磨，然后对研磨后的TC进行酸水解。通过采用大功率超声波对上述水解产物进行超声处理，可以制备产率高达50%以上的T-CNs。本发明的制备工艺绿色环保，方法简单，有利于产业化。，下面是一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法，其特征包括以下步骤：
将提取到的白色海鞘纤维素外壳剪成小块，与一定量的水一同加入球磨机中；工作一段时间后需冷却降温，重复进行数次；将研磨得到的TC水浆离心处理，倒掉上层清澈液；
将下层离心沉淀物与浓硫酸按照一定的比例进行混合，将混合溶液加热搅拌反应一定时间后，加入大量的去离子水终止反应；通过离心和透析去除溶液中过量的酸，根据需要用不同*
能量的超声波对其进行处理，适当浓缩后即得到具有不同螺距的T-CNs溶致N-LCs悬浮液。
2.按照权利要求1所述的一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法，其特征在于所述的球磨机研磨过程中海鞘纤维素与水的比例范围为1g：1ml ~ 1g：1000ml。
3.按照权利要求1所述的一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法，其特征在于所述的球磨机研磨过程中研磨时间为1-120min。
4.按照权利要求1所述的一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法，其特征在于所述的球磨机研磨过程中冷却时间为1-120min。
5.按照权利要求1所述的一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法，其特征在于所述的酸水解反应时间为0.1-10h。
6.按照权利要求1所述的一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法，其特征在于所述的酸水解中硫酸浓度为40-70wt%。
7.按照权利要求1所述的一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法，其特征在于所述的超声波处理功率为100-1500W，工作频率范围为21-25KHz。
8.按照权利要求1所述的一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法，其特征在于所述的超声波处理时间范围为1-180min。
9.按照权利要求1所述的一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法，其特征在于所述的超声波处理变幅杆直径为2-30mm。
10.按照权利要求1所述的一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法，其特征在于所述制备的T-CNs溶致N*-LCs悬浮液浓度为0.5-12wt%。

说明书全文

一种优化海鞘 纳米 纤维素制备的方法

技术领域

[0001] 本发明属于纳米纤维素液晶材料技术领域，更明确地说涉及海鞘纳米纤维素及其溶致胆甾型液晶制备方法的改进。

背景技术

[0002] 纤维素资源丰富，是储量最大的天然有机高分子的材料。它是组成高等植物（如棉花和树木）和各种藻类细胞壁的主要成分，同时部分真菌、细菌也可以合成纤维素。近年来人们在某些背囊类动物（如海鞘）中也发现了纤维素的存在。因其来源广泛、可降解、可再生以及优良的物理化学性能，在化石燃料短缺的今天，对其充分加工利用具有重要的经济和环境效益。

[0003] 进入21世纪以来，纳米科技也有了长足的进步，纳米纤维素成为了高分子领域的研究热点，也逐渐在人们的生产、生活中扮演越来越重要的角色。纳米纤维素有多种制备方法，主要包括水解法、机械法等方法。1949年，Rangby [Ranby B. G., Acta Chemica Scandinavica 1949, 3: 649]采用硫酸水解的方法制备了纳米纤维素。1992年，Revol等[Revol J. F., Bradford H., Giasson J, Gray D. G. , Int. J. Biol. Macromol.[J],1992: 170]发现纳米纤维素悬浮液在低浓度下可以形成胆甾型液晶。2004年，Nakagaito等[Nakagaito A., Yano H., Appl. Phys. A-Mater. Sci. Proc., 2004,78(4):547]用打浆设备使纤维素完全细纤化。2007年，Leitner等[Leitner J., Hinterstoisser B.,Wastyn M., Cellulose, 2007, 14: 419]用碎解机和高压匀质机将纤维分散成纳米纤维素。2010年，张丽红等[海鞘中提取微晶纤维素及制备溶致性胆甾型液晶的方法，中国，发明专利，ZL201010217969.6，2012.3.14]采用硫酸水解的方法制备出柄海鞘纳米纤维素胆甾型液晶。

[0004] 完全采用化学酸水解过程需要强酸水解，对反应设备要求高，而且反应后的残留物较难回收；完全采用机械法制备，无需化学试剂，对环境的影响较小，但机械法制备的粒径分布较宽，同时机械法制备所需的设备较特殊，能量消耗高。

[0005] 迄今为止所报道的制备T-CNs溶致N*-LCs的方法均完全采用酸水解法进行处理，而且N*-LCs产率很低，资源浪费较为严重。针对上述存在的问题，本发明提供了一种机械研磨TC和大功率超声波辅助处理N*-LCs以提高N*-LCs产率的方法。与传统的制备T-CNs溶致N*-LCs的方法相比较，工艺方法更加简单，而且降低了工业化生产过程中对设备的要求，减少生产能耗，并可极大的提高T-CNs溶致N*-LCs的产率。

发明内容

[0006] 本发明是利用机械研磨海鞘纤维素（TC）和大功率超声波辅助处理海鞘纳米纤维素（T-CNs）溶致胆甾型液晶（N*-LCs）以提高N*-LCs产率的新技术。传统的提高T-CNs溶致N*-LCs产率的方法往往是通过延长水解反应时间、提高反应温度或增大硫酸浓度等方法实现的，这几种方法不仅增加了对设备的要求而且还极易使纤维素发生碳化。与之相比该法能够更加简单有效的实现N*-LCs产率的提高，工艺方法简单，降低了工业化生产过程中对设备的要求和生产成本。

[0007] 机械研磨TC和大功率超声波辅助处理N*-LCs以提高N*-LCs产率的方法包括以下步骤：将提取到的白色海鞘纤维素外壳剪成小块，与一定量的水一同加入球磨机中；工作一段时间后需冷却降温，重复进行数次；将研磨得到的TC水浆离心处理，倒掉上层清澈液；
将下层离心沉淀物与浓硫酸按照一定的比例进行混合，将混合溶液加热搅拌反应一定时间后，加入大量的去离子水终止反应；通过离心和透析去除溶液中过量的酸，根据需要用不同能量的超声波对其进行处理，适当浓缩后即得到具有不同螺距的T-CNs溶致N*-LCs悬浮液。
附图说明

[0008] 图1为传统酸水解法和经改进的方法制备的T-CNs溶致N*-LCs悬浮液的对比照片。

[0009] 图2为传统酸水解法制备的T-CNs溶致N*-LCs悬浮液的POM照片。

[0010] 图3为机械研磨和大功率超声波辅助处理后的T-CNs溶致N*-LCs悬浮液的POM照片。

[0011] 图1中可清楚地看到传统酸水解制得的T-CNs溶致N*-LCs悬浮液静置后会沉淀，而经机械研磨和大功率超声波辅助处理后的T-CNs溶致N*-LCs悬浮液则非常稳定。

[0012] 图2中可清楚看到TC的大颗粒，尺寸在20-200μm。

[0013] 图3中只有少量尺寸约为20μm的TC颗粒。

具体实施方式

[0014] 实施例1（1）取100g块状海鞘纤维素和1L水共同倒入球磨机中，研磨1h后，研磨机内因摩擦使温度升高，需停机15min冷却至室温，然后再次研磨，以上步骤重复操作三次。

[0015] （2）将研磨好的海鞘纤维素水浆倒出，用离心机离心处理，转速为12000rpm，去除上清液，保留离沉淀。

[0016] （3）取10g沉淀物与175ml浓度为64wt%的浓硫酸混合，在45℃下油浴磁力搅拌加热反应5h。

[0017] （4）加入800ml去离子水终止反应，用离心机离心处理，转速为12000rpm，去除上清液，用去离子水清洗后再离心，重复操作三次。

[0018] （5）将离心沉淀物装入透析袋中用去离子水透析至外界溶液呈中性为止。

[0019] （6）用超声波细胞粉碎仪对纳米纤维素悬浮液进行超声处理，超声功率为25KHz，超声功率为600W，超声时间为8min，超声变幅杆直径为6mm。

[0020] （7）再将超声处理后的透析袋放入15wt%的聚乙二醇（PEG）中进行浓缩，制得浓度为5wt%的T-CNs溶致N*-LCs悬浮液。

[0021] 实施例2步骤（1）中块状海鞘纤维素的用量为0.01-10kg，其余步骤与实施例1相同。

[0022] 实施例3步骤（1）中水的用量为0.1-10L，其余步骤与实施例1相同。

[0023] 实施例4步骤（1）中球磨机研磨时间为1-120min，其余步骤与实施例1相同。

[0024] 实施例5步骤（1）中球磨机冷却时间为1-120min，其余步骤与实施例1相同。

[0025] 实施例6步骤（3）中反应时间为0.5-10h，其余步骤与实施例1相同。

[0026] 实施例7步骤（3）中水解温度为0-80℃，其余步骤与实施例1相同。

[0027] 实施例8步骤（3）中硫酸浓度为40-70wt%，其余步骤与实施例1相同。

[0028] 实施例9步骤（6）中超声波处理功率为100-1500W，工作频率范围为21-25KHz其余步骤与实施例1相同，。

[0029] 实施例10步骤（6）中超声波处理时间为1-180min，其余步骤与实施例1相同。

[0030] 实施例11步骤（6）中超声波处理变幅杆直径为2-30mm，其余步骤与实施例1相同。

[0031] 实施例12步骤（7）中制得的T-CNs溶致N*-LCs悬浮液浓度为0.5-12wt%的其余步骤与实施例1相同。

标题	发布/更新时间	阅读量
一株海鞘共附生桔青霉Asc2-4	2020-05-16	917
一种玻璃海鞘多肽的应用	2020-05-18	61
海鞘素的生产方法	2020-05-13	708
一种海鞘碱-743中间体的制备方法	2020-05-19	21
海鞘素743的代谢物	2020-05-14	749
天然海鞘素和相关化合物的合成	2020-05-23	866
半合成海鞘素	2020-05-11	108
一种海鞘碱-743中间体的制备方法	2020-05-16	447
生产海鞘素化合物的合成方法	2020-05-27	455
水下仿生多海鞘组合软体机器人	2020-05-23	914

一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法

一种优化海鞘纳米纤维素制备的方法

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：