CN105295063B - 一种表面改性微晶纤维素及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表面改性微晶纤维素及其制备方法，属于药辅制备领域。本发明制备过程为：配制无机酸溶液备用；将植物纤维切碎成适当的小块备用；将无机酸溶液加入反应装置中，开启搅拌，投入植物纤维持续搅拌，开启加热系统，将溶液加热至近沸，保温反应一定时间；将反应后的产物进行过滤，滤饼用水洗涤至洗涤水呈近中性；向混合装置中加入纯水，开启搅拌，投入聚乙二醇，搅拌30分钟，将上述物料加入其中，继续搅拌60分钟，得到均匀白色浆液；开启喷雾干燥设备，进行喷雾干燥，得表面改性微晶纤维素产品。本发明工艺简单，易于规模化生产，所得产品再分散性好，在水中更易分散均匀；产品不易产生静电，且成型性更好。

Description

一种表面改性微晶纤维素及其制备方法

技术领域

本发明属于药辅制备领域，涉及一种改性微晶纤维素产品及制备方法，尤其涉及一种用物理方法进行表面改性的微晶纤维素的制备方法。

背景技术

微晶纤维素(Microcrystaline Celulose，简称MCC)是一种以β-1,4葡萄糖苷键结合的直链式多糖，由天然纤维素经稀酸水解制得的可自由流动的白色或近白色粉末状或颗粒状固体。聚合度在15～350，不具纤维性而具流动性。不溶于水、稀酸、有机溶剂和油脂，在稀碱溶液中部分溶解、润涨，在羧甲基化、乙酰化、酯化过程中具有较高的反应性能。

微晶纤维素为天然产品，它的生产及应用具有得天独厚的优势。它在医药、食品、轻工、化工、日用化学品等领域获得了广泛的应用，成为一种新兴的纤维素功能材料。目前，微晶纤维素已经进入全面应用阶段，特别是在医药工业、食品工业、日用化工、合成革工业中的应用获得了迅速的发展。作为天然植物纤维原料制品，微晶纤维素在医药食品工业中具有先天的优势和独特的性质，成为多功能的助剂，以代替合成产品而应用，从而开辟了微晶纤维素开发应用的途径。

然而，微晶纤维素在性能上也存在些不足，它在水中完全不溶，分散性极差；它有较高的比表面积，及丰富的孔隙，因此有一定吸附性能，易产生静电等，会对其性能及应用产生一定影响，因此对其表面进行改性，可拓展其应用范围，提高相关产品性能。

聚乙二醇(PEG)，也称聚乙二醇醚，化学结构式为HO(CH₂CH₂O)nH，是以环氧乙烷与水或乙二醇为原料通过逐步加成反应而制备的，其原材料主要来源于石油制品。聚乙二醇(PEG)是一种两亲性聚合物，具有很强的吸水性、水溶性，既可溶于水，又可溶于绝大多数的有机溶剂，且具有生物相容性好、无毒、免疫原性低等特点。此外，PEG具有一定的化学惰性，作为表面修饰材料，可将其许多优异性能赋予被修饰的物质。

经检索，中国专利号ZL200710095908.5，申请日为2007年3月27日，发明创造名称为：一种片状微晶纤维素的制备和改性处理方法。该技术方案中提供了一种片状微晶纤维素的制备和改性处理方法，改方案中指出其方法能获得良好的分散性和与不同体系的相容性，同时又不破坏微晶纤维素本身所具有的优良的物理化学性能，在改性的同时应保持其内部结晶区和晶体结构不变，从而保持微晶纤维素固有的优良的物理和机械性能。但是该技术方案中使用的试剂是高浓度的硫酸来水解纤维素，且该技术方案中在改性时加入改性试剂使其与被改物发生化学反应，改性试剂键合在被改物表面上，属于化学改性。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种用物理方法进行表面改性的微晶纤维素及其制备方法。针对常规微晶纤维素存在的水中分散性差、易产品静电、易吸附等缺陷，通过对微晶纤维素产品进行表面物理处理，将聚乙二醇包覆于微晶纤维素表面上，旨在提供一种表面性能与普通微晶纤维素不同，能在水中较好分散，有更好的再加工性，不易产生静电的改性微晶纤维素产品的制备方法，为在更广泛的空间应用奠定了基础。

2.技术方案

本发明的实现方式：先用无机酸水解植物纤维素，过滤并将滤饼中的酸洗涤干净，再将湿料投于溶解有PEG溶液中，搅拌使分散均匀，然后喷雾干燥，即得表面改性的微晶纤维素成品。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种表面改性微晶纤维素的制备方法，其制备过程为：

步骤(1)配制一定浓度的无机酸溶液，备用；

步骤(2)将植物纤维切碎或打碎成适当的小块，备用；

步骤(3)将设定量的无机酸溶液加入反应装置中，开启搅拌，投入步骤(2)备好的植物纤维；

步骤(4)持续搅拌，开启加热系统，将溶液加热至近沸，保温反应一定时间；

步骤(5)将步骤(4)反应后的产物进行过滤，滤饼用水洗涤，直至洗涤水PH为5.0～7.0；

步骤(6)向混合装置中加入纯水，开启搅拌，投入表面改性试剂聚乙二醇，搅拌30分钟，将步骤(5)所得物料加入其中，继续搅拌60分钟，得到均匀白色浆液；

步骤(7)开启喷雾干燥设备，将步骤(6)所得浆液进行喷雾干燥，得表面改性微晶纤维素产品。

进一步的，步骤(1)中所述的无机酸溶液为盐酸、硫酸或磷酸溶液，酸浓度为0.1～1.0mol/L。

进一步的，步骤(2)中所述的植物纤维包括棉纤维、木纤维、竹纤维、麻纤维，步骤(3)中所述的无机酸溶液用量为植物纤维重量的5～20倍。

进一步的，步骤(4)中所述的近沸状态为85～100℃，保温反应时间为20～120min。

进一步的，所述的表面改性试剂聚乙二醇，为水中可溶性聚乙二醇产品，其分子量范围为400～6000。

进一步的，步骤(6)所述聚乙二醇用量，为产品总干重的1％～10％。

进一步的，步骤(6)中所述白色浆液的固含量为10～30％。

进一步的，步骤(7)中所述的喷雾干燥温度为110～190℃，相关参数根据需要进行调节。

本发明的一种表面改性微晶纤维素，其采用如下过程制备而得：

步骤(1)配制一定浓度的无机酸溶液，备用；无机酸溶液为盐酸、硫酸或磷酸溶液，酸浓度为0.1～1.0mol/L；

步骤(2)将植物纤维切碎或打碎成适当的小块，备用；植物纤维包括棉纤维、木纤维、竹纤维、麻纤维；

步骤(3)将设定量(植物纤维重量的5～20倍)的无机酸溶液加入反应装置中，开启搅拌，投入步骤(2)备好的植物纤维；

步骤(4)持续搅拌，开启加热系统，将溶液加热至85～100℃，保温反应20～120min；

步骤(5)将步骤(4)反应后的产物进行过滤，滤饼用水洗涤，直至洗涤水呈近中性；

步骤(6)向混合装置中加入纯水，开启搅拌，投入表面改性试剂聚乙二醇，搅拌30分钟，将步骤(5)所得物料加入其中，继续搅拌60分钟，得到均匀白色浆液，白色浆液的固含量为10～30％；

步骤(7)开启喷雾干燥设备，将步骤(6)所得浆液进行喷雾干燥，得表面改性微晶纤维素产品。

进一步的，所述的表面改性试剂聚乙二醇，为水中可溶性聚乙二醇产品，其分子量范围为400～6000。

进一步的，步骤(6)所述聚乙二醇用量，为产品总干重的1％～10％。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种表面改性微晶纤维素的制备方法，属于物理改性，在改性过程中不发生化学反应，改性剂只是覆于被改性物表面，最大程度保留了原物料的特性，且工艺简单，易于规模化生产。

(2)本发明的一种表面改性微晶纤维素，产品再分散性好，在水中更易分散均匀；产品不易产生静电，且成型性更好。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种表面改性微晶纤维素的制备方法，其制备过程为：取精制棉200g，撕成2cm以下小块备用。配制0.5mol/L的盐酸2.5L，置于3L三角烧瓶中，开启搅拌，并将精制棉也投入烧瓶中，接回流装置，持续搅拌，开启加热系统，加热至溶液100℃，回流70分钟。冷却，抽滤，以纯水洗涤至PH为5.0～7.0，尽可能多的抽出其中的水分，备用。在2000ml的干净烧杯中，加入1000ml纯水，开启搅拌，投入5g聚乙二醇400(PEG－400)，搅拌30分钟，然后将再将上述洗净的物料分批加入烧杯中，边加边搅拌60分钟使成均匀浆液，白色浆液的固含量为10～30％。喷雾干燥，干燥温度为110～190℃，具体在本实施例中，为130℃，得表面PEG改性微晶纤维素产品。

实施例2

本实施例的一种表面改性微晶纤维素的制备方法，其制备过程为：取木浆板20kg，切成3cm以下小块备用。配制0.4mol/L的盐酸200kg，置于300L反应釜中，开启搅拌，将备好的木浆板投入釜中，持续搅拌，加热至溶液95℃，保温90分钟。冷却至50℃以下，压滤，以纯水洗涤至PH为5.0～7.0，下料备用。在约200L的干净釜中，加入纯水100kg，聚乙二醇2000(PEG－2000)800g，搅拌使溶解，然后将再将上述洗净的物料分批加入釜中，边加边搅拌，使成均匀浆液，继续搅拌60分钟，调整设备参数，喷雾干燥，干燥温度为150℃，得表面PEG改性微晶纤维素产品。

实施例3

本实施例的一种表面改性微晶纤维素的制备方法，其制备过程为：步骤1、配制浓度为1.0mol/L的磷酸溶液80kg，备用；步骤2、分别将2kg的木浆板、2kg精制棉切(或撕)成3cm以下小块备用；步骤3、将步骤1中的磷酸溶液加入100L反应釜中，开启搅拌，将备好的料投入釜中，持续搅拌，加热至溶液90℃，保温20分钟。冷却至50℃以下，压滤，以纯水洗涤至PH为5.0～7.0，下料备用。在约50L的干净罐中，加入纯水25kg，聚乙二醇4000(PEG－4000)200g，搅拌使溶解，然后将再将上述洗净的物料分批加入釜中，边加边搅拌，使成均匀浆液，继续搅拌60分钟，调整设备参数，喷雾干燥，干燥温度为160℃，得表面PEG改性微晶纤维素产品。

实施例4

本实施例的一种表面改性微晶纤维素的制备方法，其制备过程为：步骤1、配制浓度为0.2mol/L的硫酸溶液1.5L，备用；步骤2、将200g竹纤维浆片切成2cm以下小块备用；步骤3、将步骤1中的硫酸溶液加入2.5L三角烧瓶中，开启搅拌，并将上述切碎的竹纤维片也投入烧瓶中，接回流装置，持续搅拌，开启加热系统，加热至溶液100℃，回流120分钟。冷却，抽滤，以纯水洗涤至PH为5.0～7.0，尽可能多的抽出其中的水分，备用。在2L的干净烧杯中，加入1.5L纯水，开启搅拌，投入7g聚乙二醇6000(PEG－6000)，搅拌30分钟，然后将再将上述洗净的物料分批加入烧杯中，边加边搅拌60分钟使成均匀浆液。进行喷雾干燥，干燥温度为170℃，得表面PEG改性微晶纤维素产品。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，实施例中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的情况并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种表面改性微晶纤维素的制备方法，其特征在于：其制备过程为：

步骤(1)配制酸浓度为0.1～1.0mol/L的无机酸溶液，备用；

步骤(2)将植物纤维切碎或打碎成适当的小块，备用；

步骤(3)将设定量的无机酸溶液加入反应装置中，开启搅拌，投入步骤(2)备好的植物纤维；

步骤(4)持续搅拌，开启加热系统，将溶液加热至近沸，保温反应一定时间，近沸状态为85～100℃，保温反应时间为20～120min；

步骤(5)将步骤(4)反应后的产物进行过滤，滤饼用水洗涤，直至洗涤水PH为5.0～7.0；

步骤(6)向混合装置中加入纯水，开启搅拌，投入表面改性试剂聚乙二醇，搅拌30分钟，将步骤(5)所得物料加入其中，继续搅拌60分钟，得到均匀白色浆液；

步骤(7)开启喷雾干燥设备，将步骤(6)所得浆液进行喷雾干燥，得表面改性微晶纤维素产品。

2.如权利要求1所述的一种表面改性微晶纤维素的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的无机酸溶液为盐酸、硫酸或磷酸溶液。

3.如权利要求1所述的一种表面改性微晶纤维素的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的植物纤维包括棉纤维、木纤维、竹纤维、麻纤维，步骤(3)中所述的无机酸溶液用量为植物纤维重量的5～20倍。

4.如权利要求1所述的一种表面改性微晶纤维素的制备方法，其特征在于：所述的表面改性试剂聚乙二醇，为水中可溶性聚乙二醇产品，其分子量范围为400～6000。

5.如权利要求1所述的一种表面改性微晶纤维素的制备方法，其特征在于：步骤(6)所述聚乙二醇用量，为产品总干重的1％～10％。

6.如权利要求1所述的一种表面改性微晶纤维素的制备方法，其特征在于：步骤(6)中所述白色浆液的固含量为10～30％。

7.如权利要求1所述的一种表面改性微晶纤维素的制备方法，其特征在于：步骤(7)中所述的喷雾干燥，干燥温度为110～190℃。

8.一种表面改性微晶纤维素，其特征在于：其采用如权利要求1～权利要求7任意一项制备而得。