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一种微纳米木质素 纤维素及其制备方法和用途

阅读：66发布：2021-06-08

专利汇可以提供一种微纳米木质素纤维素及其制备方法和用途专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种微纳米木质素纤维素的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)将含有木质素的纤维素原料分散在50℃以上的水溶液中，得到原料分散液；(2)将步骤(1)得到的原料分散液通过机械预处理进行剥离、磨碎，得到预处理产物；(3)利用高压均质机对步骤(2)得到的预处理产物进行高压均质，得到所述微纳米木质素纤维素的分散液。可选地，除去所述微纳米木质素纤维素的分散液的溶剂得到微纳米木质素纤维素。本发明能够将含有木质素的纤维素原料直接剥离得到微纳米木质素纤维素，木质素的存在改善了纳米纤维素的亲水亲油性能，赋予了微纳米木质素纤维素与其他材料的相容性，尤其是与疏水性材料的相容性。，下面是一种微纳米木质素纤维素及其制备方法和用途专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种微纳米木质素纤维素的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将含有木质素的纤维素原料分散在50℃以上的水溶液中，得到原料分散液；
(2)将步骤(1)得到的原料分散液通过机械预处理进行剥离、磨碎，得到预处理产物；
(3)利用高压均质机对步骤(2)得到的预处理产物进行高压均质，得到所述微纳米木质素纤维素的分散液；
可选地，除去所述微纳米木质素纤维素的分散液的溶剂得到微纳米木质素纤维素。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述水溶液的温度≥70℃，优选所述水溶液的温度在水溶液沸点以下，进一步优选70～80℃，特别优选70～75℃。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料分散液中，含有木质素的纤维素原料的浓度为0.08～18wt％，优选5～8wt％。
4.如权利要求1～3之一所述的制备方法，其特征在于，所述含有木质素的纤维素原料为植物原料完全提取半纤维素或部分提取半纤维素后的残渣；
优选地，所述植物原料包括林木、农作物、农林废弃物中的任意1种或至少2种的组合；
优选地，所述含有木质素的纤维素原料包括糠醛渣、木糖渣、未漂木浆、未漂草浆、枝桠、树皮、刨花、树根、锯屑、秸秆的农业废弃物中的任意1种或至少2种的组合；
优选地，所述含有木质素的纤维素原料中，木质素含量为10～30wt％，且纤维素含量在
65％以上；
优选地，所述含有木质素的纤维素原料还含有半纤维素；
优选地，所述含有木质素的纤维素原料中，半纤维素含量≤10wt％。
5.如权利要求1～4之一所述的制备方法，其特征在于，所述机械预处理包括球磨、盘磨或砂磨中任意一种或至少两种的结合，进一步优选为砂磨；
优选地，所述机械预处理的循环次数大于等于1次；
优选地，采用砂磨时，砂磨机的循环次数为1-3次，得到砂磨产物的直径为180～800nm；
砂磨机的循环次数≥5次，得到砂磨产物的直径为80～180nm；
优选地，采用盘磨和/或球磨时，循环次数大于等于12次；
优选地，所述将步骤(1)得到的原料分散液通过机械预处理进行剥离、磨碎时，保持原料分散液温度为70～80℃。
6.根据权利要求1-5之一所述的制备方法，其特征在于，所述高压均质的压力为55～
170MPa，优选70～80MPa；
优选地，所述高压均质的循环次数为3～7次；
优选地，所述高压均质的过程中保持温度为70～80℃。
7.如权利要求1～6之一所述的制备方法，其特征在于，所述“除去所述微纳米木质素纤维素的分散液的溶剂得到微纳米木质素纤维素”的方法包括过滤、离心、干燥中的任意1种或至少2种的组合；
优选地，所述“除去所述微纳米木质素纤维素的分散液的溶剂得到微纳米木质素纤维素”的方法为经过过滤分离或离心分离后，滤渣进行干燥，得到微纳米木质素纤维素；
优选地，所述干燥包括喷雾干燥、冷冻干燥和超临界干燥中的任意1种或至少2种的组合。
8.一种如权利要求1～7之一所述的微纳米木质素纤维素，其特征在于，所述微纳米木质素纤维素中含有通过化学键与纤维素连接的木质素。
9.如权利要求8所述的微纳米木质素纤维素，其特征在于，所述微纳米木质素纤维素中木质素的含量为13～37wt％，优选25～28％；
优选地，所述微纳米木质素纤维素直径为20～800nm，长径比≥50；优选微纳米木质素纤维素直径为20～200nm，长径比≥200。
10.一种如权利要求8或9所述的微纳米木质素纤维素的用途，其特征在于，所述微纳米木质素纤维素用于纺织材料、医药材料、高性能助剂、吸附材料、食品包装材料或复合材料的制备。

说明书全文

一种微纳米木质素纤维素及其制备方法和用途

技术领域

[0001] 本发明属于纳米材料的制备领域，具体涉及一种微纳米木质素纤维素及其制备方法和用途。

背景技术

[0002] 随着社会经济的不断发展，石油、煤炭等不可再生资源日益匮乏，环境污染等问题日益突出，可再生资源在各个领域中的应用越来越受到重视。植物纤维原料是地球上最主要的生物质资源，其高效综合利用在整个生物质产业中将占有极为重要的地位。植物纤维主要由纤维素、木质素和半纤维素组成。纤维素是地球上广泛存在且可再生的资源。由天然纤维素制备的纳米纤维素不但具有巨大的比表面积、高亲水性、高杨氏模量、高强度、良好的生物可降解性与生物相容性以及稳定的化学性能，还具有巨大的化学改性潜力，在造纸、吸附材料、电池隔膜和高性能复合材料等领域显示出巨大的应用前景。

[0003] 木质素是世界上第二位丰富的可再生资源，主要存在于纤维素纤维之间，通过形成交织网来硬化细胞壁，起抗压作用。木质素可作为分散剂、吸附剂和增强剂等使用，具有极其广泛的利用价值。

[0004] 纳米纤维素常见的制备方法有化学法、机械法、生物法和人工合成法。其中机械法制备纳米纤维素对环境影响小，步骤简单，是适合大规模商业化生产的制备方法。由于硬质的木质素交织在纤维素中间，无法直接机械剥离制备纳米纤维素，目前制备纳米纤维素的方法中还没有制得高木质素含量纳米纤维素的方法。现有技术中仍需要首先用酸、碱或有机溶剂对植物纤维进行预处理脱除木质素和半纤维素，再进行机械剥离，步骤繁琐，预处理过程中使用的酸、碱或有机溶剂仍对环境造成一定污染。

[0005] CN101949103A公开了一种微纳米纤维素的制备方法，该发明利用植物秸秆直接制备，但仍使用脱木素试剂，进行脱木质素处理；CN103194027A公开了一种纳米纤维素/木质素阻光膜的制备方法，得到了高木质素含量纳米纤维素材料，但制备过程中需要脱除提取木质素后进行纤维素纳米化处理，再将木质素与纳米纤维素混合，制备过程繁琐复杂；CN104693464A公开了木素纳米纤维素增强聚乳酸复合膜的制备方法，其采用硫酸水解-高压均质法制备木素纳米纤维素，该过程中使用硫酸，对环境影响较大。

[0006] 本领域需要开发一种环保高效的制备方法，无需进行脱木质素预处理并能够制备出高木质素含量的微纳米纤维素。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供一种微纳米木质素纤维素的制备方法，所述方法包括如下步骤：

[0008] (1)将含有木质素的纤维素原料分散在50℃以上的水溶液中，得到原料分散液；

[0009] (2)将步骤(1)得到的原料分散液通过机械预处理进行剥离、磨碎，得到预处理产物；

[0010] (3)利用高压均质机对步骤(2)得到的预处理产物进行高压均质，得到所述微纳米木质素纤维素的分散液。

[0011] 可选地，除去所述微纳米木质素纤维素的分散液的溶剂得到微纳米木质素纤维素。

[0012] 在本发明中，无需对含木质素的纤维素原料进行脱木质素处理，只需要将含有木质素的纤维素原料分散在50℃以上的水溶液中，将其中含有的木质素软化，同时削弱原料木质素之间的氢键作用，减弱木质素结构中苯环的π-π共轭作用，从而降低木质素硬度，破坏木质素对纤维素的粘结作用，结合后续的机械预处理和高压均质，就能够实现对含木质素的纤维素原料的剥离，得到高木质素含量的微纳米纤维素，即微纳米木质素纤维素。

[0013] 若步骤(1)的水溶液温度低于50℃，木质素的硬度大，难以减弱木质素之间的及木质素与纤维素之间的相互作用，难以对原料进行后续处理。

[0014] 优选地，步骤(1)所述水溶液的温度≥70℃(例如72℃、76℃、78℃、85℃、88℃、92℃等)，优选所述水溶液的温度在水溶液沸点以下，进一步优选70～80℃，特别优选70～75℃。

[0015] 水溶液的温度过高(如高于90℃)的话，会破坏木质素本身的化学结构，使得木质素从纤维素中游离出来，降低微纳米木质素纤维素中木质素的含量。

[0016] 本领域技术人员应该明了，高于90℃的水溶液并不是指90℃以上的水溶液不能用于本发明，而是当水溶液温度高于90℃时，制备得到的微纳米木质素纤维素中的木质素含量有所下降。当含有木质素的纤维素原料中，木质素含量在38％时，当水溶液温度高于90℃时，制备得到的微纳米木质素纤维素中的木质素含量为大概在10～15wt％；而当水溶液温度在50～90℃时，制备得到的微纳米木质素纤维素中的木质素含量为13～37wt％；而当水溶液温度在60～80℃时，制备得到的微纳米木质素纤维素中的木质素含量为20～37wt％。

[0017] 优选地，所述原料分散液中，含有木质素的纤维素原料的浓度为0.08～18wt％，例如0.1wt％、0.4wt％、0.8wt％、1.5wt％、2.8wt％、6wt％、8wt％、11wt％、14wt％、17wt％等，优选5～8wt％。

[0018] 优选地，所述含有木质素的纤维素原料为植物原料完全提取半纤维素或部分提取半纤维素后的残渣。

[0019] 优选地，所述植物原料包括林木、农作物、农林废弃物中的任意1种或至少2种的组合。

[0020] 优选地，所述含有木质素的纤维素原料包括糠醛渣、木糖渣、未漂木浆、未漂草浆、枝桠、树皮、刨花、树根、锯屑、秸秆的农业废弃物中的任意1种或至少2种的组合。

[0021] 优选地，所述含有木质素的纤维素原料中，木质素含量为10～30wt％，例如12wt％、15wt％、17wt％、20wt％、23wt％、25wt％、28wt％等，且纤维素含量在65％以上。

[0022] 优选地，所述含有木质素的纤维素原料还含有半纤维素。

[0023] 优选地，所述含有木质素的纤维素原料中，半纤维素含量≤10wt％，例如9wt％、8wt％、7wt％、6wt％、5wt％、4wt％、3wt％、2wt％、1wt％等。

[0024] 优选地，所述机械预处理包括球磨、盘磨或砂磨中任意一种或至少两种的结合，进一步优选为砂磨。

[0025] 优选地，所述机械预处理的循环次数大于等于1次，例如2次、3次、4次、5次、6次、7次、8次、9次、12次、14次等。

[0026] 优选地，采用砂磨时，砂磨机的循环次数为1-3次，得到砂磨产物的直径为180～800nm；砂磨机的循环次数≥5次，得到砂磨产物的直径为80～180nm。

[0027] 优选地，采用盘磨和/或球磨时，循环次数大于等于12次，例如13次、14次、15次、16次、17次、18次等。

[0028] 优选地，所述将步骤(1)得到的原料分散液通过机械预处理进行剥离、磨碎时，保持原料分散液温度为70～80℃，例如70℃、72℃、75℃、77℃、78℃、79℃等。

[0029] 机械预处理过程中保持原料分散液温度能够在机械剥离的同时对木质素进行软化，提高微纳米木质素纤维素的产率。

[0030] 优选地，所述高压均质的压力为55～170MPa，例如60MPa、65MPa、70MPa、75MPa、80MPa、85MPa、90MPa、110MPa、120MPa、140MPa、145MPa、150MPa、155MPa、160MPa、165MPa等，优选70～80MPa。

[0031] 优选地，所述高压均质的循环次数为3～7次，例如4次、5次、6次或7次。

[0032] 优选地，所述高压均质的过程中保持温度为70～80℃，例如70℃、72℃、75℃、77℃、78℃、79℃等。

[0033] 高压均质的过程中保持原料分散液温度能够在机械剥离的同时对木质素进行软化，提高微纳米木质素纤维素的产率。

[0034] 优选地，所述“除去所述微纳米木质素纤维素的分散液的溶剂得到微纳米木质素纤维素”的方法包括过滤、离心、干燥中的任意1种或至少2种的组合。

[0035] 优选地，所述“除去所述微纳米木质素纤维素的分散液的溶剂得到微纳米木质素纤维素”的方法为经过过滤分离或离心分离后，滤渣进行干燥，得到微纳米木质素纤维素。

[0036] 优选地，所述干燥包括喷雾干燥、冷冻干燥和超临界干燥中的任意1种或至少2种的组合。

[0037] 本发明目的之二是提供一种如目的之一所述的微纳米木质素纤维素，所述微纳米木质素纤维素中含有通过化学键与纤维素连接的木质素。

[0038] 在本发明中，所述微纳米木质素纤维素中大部分木质素(约80％以上)以共价键的形式与纤维素结合，并不像现有技术中纤维素与木质素通过物理混合而产生的产品那样只存在范德华力或氢键的作用，而导致木质素无法与纳米纤维素形成牢固的相互作用，降低微纳米木质素纤维素的应用性能。

[0039] 化学键(chemical bond)可以解释为“纯净物分子内或晶体内相邻两个或多个原子(或离子)间强烈的相互作用力的统称”。使离子相结合或原子相结合的作用力通称为化学键。化学键包括离子键、共价键和金属键三种，不包括氢键。

[0040] 本发明所述微纳米木质素纤维素中，木质素与纳米纤维素的结合方式必然包含化学键(如共价键)，也可以包括氢键、范德华力等。

[0041] 优选地，所述微纳米木质素纤维素中木质素的含量为13～37wt％，例如15％、18％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、30％、32％或35％等，优选25～28％。

[0042] 优选地，所述微纳米木质素纤维素直径为20～800nm，例如25nm、30nm、50nm、80nm、100nm、120nm、140nm、160nm、180nm、200nm、250nm、300nm、400nm、450nm、500nm、600nm、
650nm、700nm或750等，长径比≥50，优选微纳米木质素纤维素直径为20～200nm，例如25nm、
30nm、50nm、80nm、100nm、120nm、140nm、160nm或180nm等，长径比≥200。

[0043] 本发明目的之三是提供一种如目的之二所述的微纳米木质素纤维素的用途，所述微纳米木质素纤维素用于纺织材料、医药材料、高性能助剂、吸附材料、食品包装材料或复合材料的制备。

[0044] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0045] (1)本发明通过将含有木质素的纤维素原料分散在50℃以上的水溶液中，结合机械预处理和高压均质，能够将含有木质素的纤维素原料直接剥离得到微纳米木质素纤维素，所述微纳米木质素纤维素具有通过共价键与纤维素连接的木质素；木质素的存在改善了纳米纤维素的亲水亲油性能，赋予了微纳米木质素纤维素与其他材料的相容性，尤其是与疏水性材料的相容性；

[0046] (2)本发明选用50℃以上的水溶液能够软化木质素，削弱木质素及纤维素的氢键作用，降低木质素硬度，破坏木质素对纤维素的粘结作用，使高木质素纤维素原料(例如农业废弃物原料)直接制备微纳米木质素纤维素成为可能；

[0047] (3)采用机械法剥离和高压均质配合制备微纳米木质素纤维素，水溶液可回收循环使用，避免使用各种强酸、强碱及有机溶剂，环保无污染；生产效率高，连续性强，成本低，产品细度高，且可以通过加减研磨介质来调整产品细度。

[0048] (3)在高压均质机之前先采用机械预处理对原料分散液进行预处理，能够避免高压均质机在破碎过程中的堵塞，减少磨损。

具体实施方式

[0049] 下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

[0050] 本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

[0051] 在本发明中由于植物原料提取半纤维素或部分半纤维素之后得到的糠醛渣、木糖渣、未漂木浆、未漂草浆、秸秆的农业废弃物等残渣中所含木质素、纤维素以及半纤维素的含量相似，因此以下实施例以木糖渣为例来制备微纳米木质素纤维素。

[0052] 实施例1

[0053] 一种微纳米木质素纤维素，通过如下方法制备得到：

[0054] (1)称取10g由玉米芯提取半纤维素后的木糖渣(含有70wt％的纤维素、28wt％的木质素和2wt％的半纤维素)溶于490mL去离子水中，加热至60℃搅拌均匀，得到原料分散液(浓度2wt％)；

[0055] (2)将步骤(1)得到的木糖渣原料分散液置于砂磨机中，在保持原料分散液温度为60℃情况下循环砂磨2次，得到直径400nm左右的剥离物；

[0056] (3)将步骤(2)制备的剥离物转移至高压均质机中，在75MPa压力下，在保持溶液温度在60℃的情况下，高压破碎5次，得到微纳米木质素纤维素的分散液。

[0057] 所述微纳米木质素纤维素的直径均在100～150nm之间，长径比范围为220～250，木质素含量为26wt％。

[0058] 实施例2～6

[0059] 一种微纳米木质素纤维素，与实施例1的区别仅在于，步骤(1)进行搅拌的温度为50℃(实施例2)、70℃(实施例3)、75℃(实施例4)、80℃(实施例5)、85℃(实施例6)。

[0060] 实施例2得到的微纳米木质素纤维素的直径均在80～170nm之间，长径比范围为230～260，木质素含量为27wt％。

[0061] 实施例3得到的微纳米木质素纤维素的直径均在100～180nm之间，长径比范围为280～320，木质素含量为25wt％。

[0062] 实施例4得到的微纳米木质素纤维素的直径均在110～190nm之间，长径比范围为270～310，木质素含量为24wt％。

[0063] 实施例5得到的微纳米木质素纤维素的直径均在120～200nm之间，长径比范围为265～320，木质素含量为24wt％。

[0064] 实施例6得到的微纳米木质素纤维素的直径均在20～60nm之间，长径比范围为200～210，木质素含量为22wt％。

[0065] 实施例7～10

[0066] 一种微纳米木质素纤维素，与实施例1的区别仅在于，调整木糖渣和水的混合比例，获得步骤(1)原料分散液的浓度分别为0.08wt％(实施例7)、5wt％(实施例8)、8wt％(实施例9)、18wt％(实施例10)。

[0067] 实施例7得到的微纳米木质素纤维素的直径均在80～100nm之间，长径比范围为210～230，木质素含量为22wt％。

[0068] 实施例8得到的微纳米木质素纤维素的直径均在110～180nm之间，长径比范围为250～280，木质素含量为23wt％。

[0069] 实施例9得到的微纳米木质素纤维素的直径均在120～190nm之间，长径比范围为270～320，木质素含量为24wt％。

[0070] 实施例10得到的微纳米木质素纤维素的直径均在130～200nm之间，长径比范围为265～300，木质素含量为25wt％。

[0071] 实施例11

[0072] 一种微纳米木质素纤维素，通过如下方法制备得到：

[0073] (1)称取10g由玉米芯提取半纤维素后的木糖渣(含有70wt％的纤维素、28wt％的木质素和2wt％的半纤维素)溶于490mL去离子水中，加热至60℃搅拌均匀，得到原料分散液(浓度2wt％)；

[0074] (2)将步骤(1)得到的木糖渣原料分散液置于砂磨机中，在保持原料分散液温度为70℃情况下循环砂磨1次，得到直径800nm左右的剥离物；

[0075] (3)将步骤(2)制备的剥离物转移至高压均质机中，在170MPa压力下，在保持溶液温度在80℃的情况下，高压破碎3次，得到微纳米木质素纤维素的分散液。

[0076] 所述微纳米木质素纤维素的直径均在300～550nm之间，长径比范围为100～250，木质素含量为25wt％。

[0077] 实施例12

[0078] 一种微纳米木质素纤维素，通过如下方法制备得到：

[0079] (1)称取10g由玉米芯提取半纤维素后的木糖渣(含有70wt％的纤维素、28wt％的木质素和2wt％的半纤维素)溶于490mL去离子水中，加热至60℃搅拌均匀，得到原料分散液(浓度2wt％)；

[0080] (2)将步骤(1)得到的木糖渣原料分散液置于砂磨机中，在保持原料分散液温度为80℃情况下循环砂磨5次，得到直径180nm左右的剥离物；

[0081] (3)将步骤(2)制备的剥离物转移至高压均质机中，在55MPa压力下，在保持溶液温度在70℃的情况下，高压破碎7次，得到微纳米木质素纤维素的分散液。

[0082] 所述微纳米木质素纤维素的直径均在50～100nm之间，长径比范围为220～270，木质素含量为25wt％。

[0083] 实施例13

[0084] 与实施例3的区别在于等质量替换木糖渣为由玉米秸秆提取半纤维素后的木糖渣(含有65wt％的纤维素、25wt％的木质素、10wt％的半纤维素)。

[0085] 所述微纳米木质素纤维素的直径均在142～156nm之间，长径比范围为210～240，木质素含量为21wt％。

[0086] 实施例14

[0087] 与实施例3的区别在于，等质量替换木糖渣为由木材提取半纤维素后的木糖渣(含有65wt％的纤维素、30wt％的木质素、5wt％的半纤维素)。

[0088] 所述微纳米木质素纤维素的直径均在152～166nm之间，长径比范围为210～230，木质素含量为29wt％。

[0089] 实施例15

[0090] 在实施例1的步骤(3)之后进行步骤(4)将微纳米木质素纤维素分散液喷雾干燥，得到微纳米木质素纤维素。

[0091] 所述微纳米木质素纤维素再分散于水中，配置成分散液，微纳米纤维素的直径80～120nm之间，长径比范围为210～250，木质素含量为22wt％。

[0092] 实施例16～18

[0093] 与实施例1的区别在于步骤(1)的原料分散液中添加有2.5mol的尿素(制备例16)、5.0mol尿素(制备例17)、0.5mol的尿素(制备例18)。

[0094] 实施例16得到的微纳米木质素纤维素的直径均在200～250nm之间，长径比范围为220～250，木质素含量为26wt％。

[0095] 实施例17得到的微纳米木质素纤维素的直径均在220～260nm之间，长径比范围为230～260，木质素含量为26wt％。

[0096] 实施例18得到的微纳米木质素纤维素的直径均在160～190nm之间，长径比范围为180～220，木质素含量为26wt％。

[0097] 对比例1

[0098] 与实施例1的区别在于，步骤(1)进行搅拌的温度为45℃。

[0099] 对比例1制备得到的微纳米木质素纤维素的直径均在200～300nm之间，长径比范围为50～100，木质素含量为26wt％。

[0100] 对比例2

[0101] 将直径100～150nm，长径比范围为220～250的纳米纤维素与木质素在水溶液中物理混合，得到木质素含量为26％的纤维素。

[0102] 应用例1～18和对比应用例1～2

[0103] 将实施例1-18和对比例1～2制备的微纳米木质素纤维素应用于瓦楞包装纸：

[0104] 将针叶木浆分别与实施例1-18和对比例1～2的微纳米木质素纤维素分散液混合，针叶木浆与微纳米木质素纤维素质量比为9.5:0.5，进行抄纸，完成后，平衡24小时进行物理检测，表1示出了利用应用例1～18和对比应用例1～2的微纳米木质素纤维素制备的瓦楞包装纸的检测结果。

[0105] 表1针叶木包装纸与复合纸性能对比

[0106]

[0107]

[0108] 从表1可以看出，添加5wt％微纳米木质素纤维素，复合包装纸抗张指数和耐破指数分别提高13.3％-63％和11.7％-41％，具有较好的增强效果。尤其是当微纳米木质素纤维素制备方法步骤(1)所述水溶液的温度在70～80℃时，复合包装纸抗张指数和耐破指数分别提高58.3％-63％和40％-41％。而当本发明提供的微纳米木质素纤维素的制备方法中，原料分散液温度低于50℃(对比例1)时，含有木质素的纤维素原料不能够充分剥离，对于复合包装纸抗张指数和耐破指数的提高效果不明显；当采用物理方法将纳米纤维素和木质素混合，两者无法有效结合，对于复合包装纸抗张指数和耐破指数的提高效果同样不明显。

[0109] 应用例19-35和对比应用例3～4

[0110] 应用例19-35是将实施例1-14、16-18和对比例1～2制备的微纳米木质素纤维素纤维应用于聚丙烯复合材料：

[0111] 将实施例1-14的微纳米木质素纤维素纤维的分散液进行喷雾干燥，得到微纳米木质素纤维素粉体，分别与聚丙烯按质量比3:7进行挤出共混，注塑制备样条进行机械性能测试。表2示出了聚丙烯和利用实施例1-14和对比例1～2的微纳米木质素纤维素纤维制备的复合材料的测试结果。

[0112] 表2聚丙烯与复合材料拉伸性能的比较

[0113]

[0114]

[0115] 从表2可以看出，添加30wt％微纳米木质素纤维素，复合材料拉伸膜量和拉伸强度分别提高245％-336％和92.8％-164％，具有较好的增强效果。而当本发明提供的微纳米木质素纤维素的制备方法中，原料分散液温度低于50℃(对比例1)时，含有木质素的纤维素原料不能够充分剥离，对于复合材料拉伸膜量和拉伸强度的提高效果不明显；当采用物理方法将纳米纤维素和木质素混合，两者无法有效结合，对于复合材料拉伸膜量和拉伸强度的提高效果同样不明显。

[0116] 为了验证实施例1-14、16-18的微纳米木质素纤维素纤维中木质素以氢键和化学键的形式与纤维素结合，进行了如下测试：

[0117] 对实施例1-14、16-18和对比例2的微纳米木质素纤维素纤维进行羧甲基化改性，使产物取代度大于1，而木质素取代度小于0.4(通过木质素模型化合物验证)。取5g改性产物分散于300mL去离子水中，充分搅拌后离心分离，将上清液和沉淀物冷冻干燥得到水溶物和沉淀物，测定沉淀物占羧甲基化产物的质量分数以及微纳米木质素纤维素纤维中半纤维素和木质素含量，根据其沉淀物含量判断木质素和纤维素之间化学键的存在，测试结果见表3。

[0118] 表3

[0119]

[0120]

[0121] 多糖类化合物羧甲基化改性取代度大于0.4时可溶解于水中，而木质素羧甲基化程度低，不溶于水。半纤维素与木质素存在稳定化学键接，即使半纤维素羧甲基化取代度大于0.4，仍会有部分存在于羧甲基化产物沉淀部分。但由表3可以看出，实施例1-14制备的微纳米木质素纤维素纤维羧甲基化改性后沉淀物质量分数远远大于其改性前木质素和半纤维素质量分数总和，说明羧甲基化纤维素存在于羧甲基化产物沉淀部分，所制备微纳米木质素纤维素纤维中木质素与纤维素存在化学键结合。对比例2产物羧甲基化改性后，木质素含量为16.3wt％，与沉淀物质量分数相吻合，说明沉淀物中不存在羧甲基纤维素，木质素与纤维素无化学键结合。

[0122] 由实施例1-18、应用例1～35以及对比例1-2和应用对比例的对比可以看出，本发明所述制备方法可以实现在50℃以上水溶液中分散含有木质素的纤维素原料配合机械预处理和高压均质机均质可以直接利用植物纤维原料制得高木质素含量的微纳米木质素纤维素；温度低于这一温度范围，无法对纤维素进行有效高压均质剥离，很难得到纳米纤维素；而温度过高，会破会木质素本身的化学结构，使得木质素从纤维素中游离出来，降低微纳米木质素纤维素中木质素的含量。本发明制备的微纳米木质素纤维素与其它材料复合制备复合材料，可以显著提高材料的性能。

[0123] 申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

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