CN103361749A - 纳米细菌纤维素超细纤维物理细化的方法 - Google Patents

纳米细菌纤维素超细纤维物理细化的方法 Download PDF

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Abstract

一种纳米细菌纤维素超细纤维物理细化的方法，以细菌纤维素湿膜为基体原料，经过高速穿刺、割裂以及梳理作用，将细菌纤维素湿膜变成细菌纤维素纤维；将所得细菌纤维素纤维经压滤机压滤处理，制备出一定含水率、直径、长度的超细纤维素纤维。本发明的有益效果是：超细纤维素纤维长度长，细度细，无毒性，加工方法清洁，简单经济，效率高，加工得到的纤维应用领域广泛。

Description

纳米细菌纤维素超细纤维物理细化的方法
技术领域
本专利涉及一种超细纤维加工方法，特别是一种纳米细菌纤维素超细纤维加工方法。
背景技术
细菌纤维素（Bacterial Cellulose，简称 BC）的分子结构与植物纤维素基本相同 ，但其重要的结构特征和性质使它的实际应用意义远远大于植物纤维素。它不仅具有良好的力学性、透气性，生物亲和性，生物相容性，生物适应性和良好的生物可降解性，而且还具有有高纯度、 高聚合度、 高结晶度、 高含水量和高力学稳定性等理化性能方面均优于植物纤维素，这些性质都是由于它在水介质中形成的特定网状纳米超分子结构所引起的。因此被公认为是性能优异的新型天然生物纳米高技术材料。目前，BC 在很多领域，特别在是医药、生物医学工程、造纸、食品中具有十分广泛的商业化应用潜力。
随着人们对纤维素生物合成机理认识的加深 ，以及细菌纤维素在食品、 医药、 化工、 造纸、 高级音响设备、 滤膜渗透膜和精纺等方面的成功应用。展示了它作为目前世界上性能最佳的纤维素材料进行深入研究和实现工业化生产的美好前景。但目前，超细，超长细菌纤维素纤维加工有很大的技术难度，首先，没有简单、方便、高产能的物理加工方法；二是进一步研究和利用细菌纤维素的成模和成型的工艺技术还没有解决；三是作为生物医用材料，其与生物体长期作用效果、体内降解性、与宿主组织和细胞相容性，以及在体内时细菌纤维素的机械、物理和化学性能的变化等一系列问题还需要进一步研究。四是产品结构单一、产品深加工和应用研究投入不足、产品附加值低等问题。
细菌纤维素是一种食品产业的副产品，来源广，价格底，面对细菌纤维素纤维产业的巨大的市场潜力和国际竞争的压力，迫切需要开展细菌纤维素纤维发酵技术产业化升级及深加工产品研究，促进细菌纤维素产业进步和技术优化、通过采用先进的科学技术，改革传统的生产工艺及其相应的加工设备，提高产业的技术水平，推动细菌纤维素行业向现代化、工业化和自动化方面发展，开拓细菌纤维素产品的应用领域，增加细菌纤维素产品的附加值，使生产技术、产品质量都有一个飞跃式的提高，以提高我国细菌纤维素产业在世界范围内的整体竞争力。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种纳米细菌纤维素超细纤维物理细化的方法。
本发明的纳米细菌纤维素超细纤维物理细化的方法，包括如下步骤：
（1）将漂白处理后的细菌纤维素湿膜置于一对直径为20~80mm的握持罗拉之间，以10 mm/min~1000m/min的速度喂入；
（2）从罗拉之间输出的纤维素膜经刺辊表面针刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，将细菌纤维素湿膜变成细菌纤维素纤维；
（3）将细菌纤维素超细纤维经压滤机压滤处理，制备出含水率为15%~50000%的细菌纤维素超细纤维，超细纤维直径10~500nm， 超细纤维长度200nm~100mm。
所述的刺辊包括中心轴，中心轴上套有滚筒，滚筒的外壁上设有针状梳理针刺，滚筒直径为300~600mm，针刺长度0.1~5cm, 针刺杆部直径为0.001~3mm，针刺尖部直径为1~100um，针刺尖部长度为1~10mm，针刺密度2~1000根 /cm2。
针刺长度优选为0.1~0.2cm，针刺密度优选为10~100根 /cm2。
针刺长度优选为0.1~0.2cm，针刺密度优选为10~100根 /cm2。
所述的针刺为针状、超硬、弹性不锈钢丝或合金丝。
所述的细菌纤维素膜为漂白处理后的细菌纤维素湿膜，细菌纤维素湿膜是利用木醋杆菌为主要菌种得到的细菌纤维素原膜，该原膜经NaOH溶液处理后得到细菌纤维素湿膜。
所述的一对握持罗拉直径为20~3000mm。
采用本发明的物理细化细菌纤维素的方法，把细菌纤维素膜处理成超细，超长的纤维状态，再采用传统的纺纱工艺进行加工，经梳棉机成条，成条后，经纺纱机纺制成纳米细菌纤维素超细纤维纱。利用本加工方法进行加工，生产过程无毒，加工方法清洁，简单经济，效率高，加工得到的纤维应用领域广泛。
附图说明
图1细菌纤维素超细纤维加工方法流程示意图。
图中1为细菌纤维素膜，2为握持罗拉，3为针刺，4为刺棍。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
采用直径20mm的握持罗拉握持并喂入细菌纤维素湿膜，喂入速度为10 mm/min。
在直径为300mm，转速为400转/ 分钟，植有密度为2根/cm2针刺的刺辊作用下，对细菌纤维素湿膜进行梳理，分割得到纤维直径450nm，长度5~100mm的超细细菌纤维素纤维。针刺长度0.1cm，针刺杆部直径为0.001mm，针刺尖部直径为1um，针刺尖部长度为1mm。
将所得细菌纤维素纤维经压滤机压滤处理，制备出的细菌纤维素超细纤维含水率为20000%的，超细纤维直径为450nm， 超细纤维长度为5~100mm 。
实施例2
采用直径30mm的握持罗拉握持并喂入细菌纤维素湿膜，喂入速度为20mm/min。
在直径为300mm，转速为400转/ 分钟，植有密度为20根/cm2针刺的刺辊作用下，对细菌纤维素湿膜进行梳理，分割得到纤维直径450nm，长度5~100mm的超细细菌纤维素纤维。针刺长度1cm，针刺杆部直径为0.1mm，针刺尖部直径为10um，针刺尖部长度为2mm。
将所得细菌纤维素纤维经压滤机压滤处理，制备出的细菌纤维素超细纤维含水率为20000%的，超细纤维直径为350nm， 超细纤维长度为5~100mm 。
实施例3
采用直径40mm的握持罗拉握持并喂入细菌纤维素湿膜，喂入速度为40 mm/min。
在直径为300mm，转速为400转/ 分钟，植有密度为100根/cm2针刺的刺辊作用下，对细菌纤维素湿膜进行梳理，分割得到纤维直径450nm，长度5~100mm的超细细菌纤维素纤维。针刺长度2cm，针刺杆部直径为2mm，针刺尖部直径为20um，针刺尖部长度为5mm。
将所得细菌纤维素纤维经压滤机压滤处理，制备出的细菌纤维素超细纤维含水率为20000%的，超细纤维直径为250nm， 超细纤维长度为5~100mm 。
实施例4
采用直径60mm的握持罗拉握持并喂入细菌纤维素湿膜，喂入速度为60mm/min。
在直径为300mm，转速为400转/ 分钟，植有密度为200根/cm2针刺的刺辊作用下，对细菌纤维素湿膜进行梳理，分割得到纤维直径450nm，长度5~100mm的超细细菌纤维素纤维。针刺长度4cm，针刺杆部直径为1mm，针刺尖部直径为50um，针刺尖部长度为8mm。
将所得细菌纤维素纤维经压滤机压滤处理，制备出的细菌纤维素超细纤维含水率为20000%的，超细纤维直径为200nm， 超细纤维长度为5~100mm。
实施例5
采用直径55mm的握持罗拉握持并喂入细菌纤维素湿膜，喂入速度为80 mm/min。
在直径为300mm，转速为400转/ 分钟，植有密度为500根/cm2针刺的刺辊作用下，对细菌纤维素湿膜进行梳理，分割得到纤维直径450nm，长度5~100mm的超细细菌纤维素纤维。针刺长度5cm，针刺杆部直径为3mm，针刺尖部直径为10um，针刺尖部长度为10mm。
将所得细菌纤维素纤维经压滤机压滤处理，制备出的细菌纤维素超细纤维含水率为20000%的，超细纤维直径为150nm， 超细纤维长度为5~100mm 。
实施例6
采用直径60mm的握持罗拉握持并喂入细菌纤维素湿膜，喂入速度为100 mm/min。
在直径为300mm，转速为400转/ 分钟，植有密度为1000根/cm2针刺的刺辊作用下，对细菌纤维素湿膜进行梳理，分割得到纤维直径450nm，长度5~100mm的超细细菌纤维素纤维。针刺长度0.2cm，针刺杆部直径为0.2mm，针刺尖部直径为2um，针刺尖部长度为1mm。
将所得细菌纤维素纤维经压滤机压滤处理，制备出的细菌纤维素超细纤维含水率为20000%的，超细纤维直径为100nm， 超细纤维长度为5~100mm。

Claims (5)

1.一种纳米细菌纤维素超细纤维物理细化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将漂白处理后的细菌纤维素湿膜置于一对直径为20~80mm的握持罗拉之间，以10 mm/min~1000m/min的速度喂入；
（2）从罗拉之间输出的纤维素膜经刺辊表面针刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，将细菌纤维素湿膜变成细菌纤维素纤维；
（3）将细菌纤维素纤维经压滤机压滤处理，制备出含水率为15%~50000%的细菌纤维素超细纤维，超细纤维直径10~500nm， 超细纤维长度200nm~100mm。
2.根据权利要求1所述的纳米细菌纤维素超细纤维物理细化的方法，其特征在于：所述的刺辊包括中心轴，中心轴上套有滚筒，滚筒的外壁上设有针状梳理针刺，滚筒直径为300~600mm，针刺长度0.1~5cm, 针刺杆部直径为0.001~3mm，针刺尖部直径为1~100um，针刺尖部长度为1~10mm，针刺密度2~1000根 /cm2。
3.根据权利要求2所述的纳米细菌纤维素超细纤维物理细化的方法，其特征在于：所述的针刺为针状、超硬、弹性不锈钢丝或合金丝。
4.根据权利要求1所述的纳米细菌纤维素超细纤维物理细化的方法，其特征在于：所述的细菌纤维素膜为漂白处理后的细菌纤维素湿膜，细菌纤维素湿膜是利用木醋杆菌为主要菌种得到的细菌纤维素原膜，该原膜经 NaOH溶液处理后得到细菌纤维素湿膜。
5.根据权利要求1所述的纳米细菌纤维素超细纤维物理细化的方法，其特征在于：所述的一对握持罗拉直径为20~3000mm。
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