CN109942897A - 一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备 - Google Patents

Abstract

一种环保低耗型纳米甲壳素‑壳聚糖‑微纤化纤维素复合材料的制备方法，利用机械剪切法将生物相容性很好的蟹壳粉与木质纤维素有效的结合在一起，无胶热压制备了纳米甲壳素‑壳聚糖‑微纤化纤维素复合材料。本发明原料来源广、生产工序简单，绿色环保低能耗，生产效率高，可以大批量生产。本发明提供一种环保低耗型甲壳素‑壳聚糖‑微纤化纤维素复合材料的制备，在秸秆、稻草、甘蔗渣、棉花、大麻等富含微纤丝化等高值化开发利用以及结构‑功能一体化符合材料领域有典型的应用前景。

Description

一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料 的制备

技术领域

本发明属于木质素基纳米复合材料技术领域，具体涉及一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备方法。

背景技术

甲壳素是一种无毒、无味、耐热和耐腐蚀的氨基酸多糖聚合物，是地球上仅次于纤维素的第二大生物资源。甲壳素大量处在于虾、蟹、昆虫等海生节肢动物中。由于其年产量高、原料易得、成本低、可再生、可降解、可循环利用且生物相容性较好，被广泛的用于聚合物、医药、食品添加剂以及化妆品等领域。

纤维素是地球上含量最丰富的有机材料，广泛的存在于高等植物、海洋动物、藻类真菌细菌以及无脊椎动物中。纤维素由于纤维素链内可形成大量的分子内和分子间氢键，为其进行接枝共聚提供可能性。而纳米纤维相比普通纤维，具有机械强度高、比表面积大以及较强的亲水性，使得纳米木质纤维素复合材料具有高机械性能、光学性能和结构性能等卓越性能。

在纳米复合材料中用途广泛，且木材中就有一种取之不尽、用之不竭的高性能纳米纤维素。这种生物质纳米纤维不仅具有纳米级精细尺度、高强度、高比表面积和高长径比，同时可再生、可循环利用和可生物降解。现有的复合材料还存在很多问题，包括技术条件苛刻，制备步骤繁琐，材料强度低，使用寿命短等。利用生物相容性这一特点对现有的生产技术进行改进，使得纳米木质纤维素-甲壳素复合材料不仅机械强度高，还具有尺寸稳定和热稳定等功能。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备方法，可以实现复合板的高强度、热稳定性与尺寸稳定性，具体操作简单、成本低、绿色环保、可持续发展等优点。

本发明提出一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备方法，其特征在于：具体包括几个步骤：

1.一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备方法，其特征在于利用机械剪切的方法把富含甲壳素与微纤化纤维素有效的结合在一起，以制备环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将富含微纤化纤维素的纤维绝干，和富含甲壳素得生物材料以1:1~19:1的比例混合放入烧杯中，加入去离子水，调整浓度为1%~5%的混合悬浮液；在50°C~70°C温度条件下水热0.5~3h充分润胀后放入胶体磨中机械剪切1~12h。

（2）步骤（1）中的机械剪切是通过蠕动泵和塑料管道组成的回路连续输送到磨盘之间。胶磨好之后干燥，含水率为80%~120%左右；然后在模具中组坯；热压机热压10-30min，热压温度150~220°C，压力0.1~5Mpa。

其中，优选的，所述步骤（1）中富含甲壳素为蟹壳粉，富含微纤化纤维素为木材纤维素。

其中，优选的，所述步骤（1）中的蟹壳粉与纤维素混合溶液的比例为1:9。

其中，优选的，所述步骤（1）中混合悬浮液的浓度为3%。

其中，优选的，所述步骤（1）中水热润胀温度为60°C，时间为2h。

其中，优选的，所述步骤（1）中机械剪切时间为6h。

其中，优选的，所述步骤（2）中含水率为100%。

其中，优选的，所述步骤（2）中的热压温度为200°C，压力为2.5Mpa，时间为20min

本发明具有的优点在于：

1.本发明提出一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备方法，制备的纳米甲壳素-木质纤维素复合材料操作条件简单易行，原料来源广泛，成本低，适合工业化生存，由于无胶热压带来的环境问题少，达到绿色环保；

2.本发明提出一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备方法，制备的纳米甲壳素-木质纤维素复合材料原料都具有较好的生物相容性，具有较高的尺寸稳定性与机械强度；

3.本发明不需要特殊的加工设备仪器。

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用集合具体的实施例对本发明技术方案做进一步说明。

具体实施方案

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

本发明提出一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备方法方法，利用机械热胶磨的法式将纳米甲壳素纤维素与木质素纤维素有效的结合在一起，以制备纳米甲壳素-木质纤维素复合材料。

优选的，包括如下步骤：

将杨木木质纤维绝干，和蟹壳粉以9：1的比例混合放入烧杯中，加入去离子水，调整浓度为3%混合悬浮液。

优选的，60°水热1h充分润胀以便放入JM-L80B型胶体磨中机械热胶磨，时间为6h。

将以上的纤维通过一个由蠕动泵和塑料管道组成的回路连续输送到磨盘之间。胶磨好之后干燥至含水率为100%左右；然后置于模具中组坯；热压机热压20分钟（热压温度200°C，压力2.5Mpa，厚度10mm）。

由上述技术方案可知，本发明提出一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备方法方法，利用机械热胶磨的法式将纳米甲壳素纤维素与木质素纤维素有效的结合在一起，以制备纳米甲壳素-木质纤维素复合材料。本发明的操作条件简单易行，原料来源广泛，成本低。可广泛应用于生物基木质纤维素复合材料领域。

实施例1：

本实施例提供一种环保低耗型纳米甲壳素-杨木微纤化纤维复合材料的制备，具体包括以下几个步骤：

将杨木木质纤维绝干，和蟹壳粉以9：1的比例混合放入烧杯中，加入去离子水，调整浓度为3%混合悬浮液；60°水热1h充分润胀后放入JM-L80B型胶体磨中机械热胶磨6h。

将以上的纤维通过一个由蠕动泵和塑料管道组成的回路连续输送到磨盘之间。胶磨好之后干燥至含水率为100%左右；然后置于模具中组坯；热压机热压20分钟（热压温度200°C，压力2.5Mpa，厚度10mm）。热压过程中为防止水气不能及时排出去，在板坯上下各放100目筛子。

下面针对本发明的一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-杨木微纤化纤维素复合材料的制备方法，提供了以下多个实施例。

实施例2：

本实施例提供一种环保低耗型纳米甲壳素-竹材微纤化纤维素复合材料的制备方法，具体包括以下几个步骤：

将竹材纤维绝干，和蟹壳粉以9：1的比例混合放入烧杯中，加入去离子水，调整浓度为3%混合悬浮液；60°水热1h充分润胀后放入JM-L80B型胶体磨中机械热胶磨6h。

将以上的竹材纤维通过一个由蠕动泵和塑料管道组成的回路连续输送到磨盘之间。胶磨好之后干燥至含水率为100%左右；然后置于模具中组坯；热压机热压20分钟（热压温度200°C，压力2.5Mpa，厚度10mm）。热压过程中为防止水气不能及时排出去，在板坯上下各放100目筛子。

实施例3：

本实施例提供一种环保低耗型纳米甲壳素-秸秆纤维素复合材料的制备方法，具体包括以下几个步骤：

将稻草纤维绝干，和蟹壳粉以9：1的比例混合放入烧杯中，加入去离子水，调整浓度为3%混合悬浮液；60°水热1h充分润胀后放入JM-L80B型胶体磨中机械热胶磨6h。

将以上的稻草纤维通过一个由蠕动泵和塑料管道组成的回路连续输送到磨盘之间。胶磨好之后干燥至含水率为100%左右；然后置于模具中组坯；热压机热压20分钟（热压温度200°C，压力2.5Mpa，厚度10mm）。热压过程中为防止水气不能及时排出去，在板坯上下各放100目筛子。

实施例4：

本实施例提供一种环保低耗型纳米甲壳素-甘蔗渣生物质纤维素复合材料的制备方法，具体包括以下几个步骤：

将甘蔗木质纤维绝干，和蟹壳粉以9：1的比例混合放入烧杯中，加入去离子水，调整浓度为3%混合悬浮液；60°水热1h充分润胀后放入JM-L80B型胶体磨中机械热胶磨6h。

将以上的甘蔗纤维通过一个由蠕动泵和塑料管道组成的回路连续输送到磨盘之间。胶磨好之后干燥至含水率为100%左右；然后置于模具中组坯；热压机热压20分钟（热压温度200°C，压力2.5Mpa，厚度10mm）。热压过程中为防止水气不能及时排出去，在板坯上下各放100目筛子。

实施例5~15：

参照实施例1或2或3或4的方法，可以制得纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料，按不同的配比：1:1~19:1混合、润胀、机械剪切、干燥、组坯、无胶热压制得纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料。按实施例1或2或3或4的方法处理即可得下表所表示不同配比的复合材料；

实施列	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
											蟹壳粉：木纤维	1:1	3:1	5:1	7:1	9:1	11:1	13:1	15:1	17:1	19:1

Claims (6)

1.一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备方法，其特征在于利用机械剪切的方法把富含甲壳素与微纤化纤维素有效的结合在一起，以制备环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将富含微纤化纤维素的纤维绝干，和富含甲壳素得生物材料以1:1~19:1的比例混合放入烧杯中，加入去离子水，调整浓度为1%~5%的混合悬浮液；在50 C~70 C温度条件下水热0.5~3h充分润胀后放入胶体磨中机械剪切1~12h；（2）步骤（1）中的机械剪切是通过蠕动泵和塑料管道组成的回路连续输送到磨盘之间；（3）胶磨好之后干燥，含水率为80%~120%左右；然后在模具中组坯；热压机热压10-30min分钟，热压温度150~220 C，压力0.1~5Mpa。

3.根据权利要求1所述的一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述的富含甲壳素为蟹壳粉和虾壳粉。

4.根据权利要求1所述的一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述的富含微纤化纤维素为木材、秸秆、稻草、甘蔗渣、棉花、大麻。

5.根据权利要求1-4所述的一种环保低耗型纳米甲壳素-壳聚糖-微纤化纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，根据权利要求3-4中的任一所述材料制备得到。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法制备得到纳米甲壳素-木质纤维素复合材料。