CN114230680A - 一种多羧基化的纤维素纳米晶体及其制备方法与应用 - Google Patents
一种多羧基化的纤维素纳米晶体及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114230680A CN114230680A CN202111554961.3A CN202111554961A CN114230680A CN 114230680 A CN114230680 A CN 114230680A CN 202111554961 A CN202111554961 A CN 202111554961A CN 114230680 A CN114230680 A CN 114230680A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cellulose
- polycarboxylated
- reaction
- pulp
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B15/00—Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
- C08B15/02—Oxycellulose; Hydrocellulose; Cellulosehydrate, e.g. microcrystalline cellulose
- C08B15/04—Carboxycellulose, e.g. prepared by oxidation with nitrogen dioxide
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
- A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
- A61K8/72—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic macromolecular compounds
- A61K8/73—Polysaccharides
- A61K8/731—Cellulose; Quaternized cellulose derivatives
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61Q—SPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
- A61Q19/00—Preparations for care of the skin
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Birds (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Cosmetics (AREA)
Abstract
本发明属于纤维素纳米晶体改性的技术领域,公开了一种多羧基化的纤维素纳米晶体及其制备方法与应用。方法:1)将酶解浆与高碘酸盐进行氧化反应,获得双醛纤维素;2)将双醛纤维素采用芬顿试剂的氧化体系进行氧化反应,获得初产物;3)将初产物进行高压均质,获得多羧基化纤维素纳米晶体。本发明的方法简单,成本低,绿色环保,所获得的多羧基化纤维素纳米晶体羧基含量高,多羧基化纤维素纳米晶体以悬浮液的形式保存,悬浮液具有高分散性、高透明度,稳定性好。所述多羧基化纤维素纳米晶体用于化妆品领域或用作乳液稳定剂。
Description
技术领域
本发明属于纤维素纳米晶体改性的技术领域,具体涉及一种多羧基化纤维素纳米晶体及其制备方法与应用。
背景技术
近年来,随着对纳米复合材料研究的不断推进,纤维素纳米晶体(CNC)作为一种高效的增强材料越来越受到人们的重视。目前最常用的方法依旧是以硫酸水解法为主制备CNC,通过在纤维素的C6位置上引入磺酸基,得到一种刚性结构的棒状晶体物质,在材料增强、液晶膜等方面应用十分广泛。随着研究的进一步深入,也为了进一步拓展CNC的制备与应用,在制备CNC的同时,将纤维素分子结构中的羟基氧化成为羧基,成为诸多研究人员的研究热点。在CNC中引入羧基,进一步拓展了CNC的应用范围。首先,羧基化的CNC同样有着与硫酸法制备的CNC一样的液晶结构现象,如过硫酸铵氧化法,高锰酸钾氧化法制备得到的羧基化CNC在浓度达到一定的程度时,经过蒸发自组装,同样获得了具有液晶结构的虹彩膜。同时,羧基化的CNC,由于羧基的存在,可以作为吸附位点,能够与多种重金属离子发生络合,在处理废水时可以起到很好的效果。此外,带羧基的CNC可以用作催化剂,通过简单离子交换构建新的功能支架;可与其他金属离子或者烷基铵离子制备不同形态的纳米纤维素等。最后,由于羧基的引入,纤维素上所带的负电增强,使得CNC悬浮液具有良好的稳定性、分散性和透明度,这为CNC在化妆品行业中的应用提供了前景。目前,纳米纤维素在化妆品中的应用还比较少,如果能很好的利用起纳米纤维素的优势,比如原料可再生、生物相容性好、具有可降解性等优点,将有望替代化妆品中的许多物质。同时,将纤维素结构上的羟基氧化成为羧基后,将有着更强的亲水性。如果能将纤维素C2、C3、C6位上的羟基都尽可能的氧化成为羧基,加上CNC尺寸小,比表面积大的特点,将更加有望用于以上提到的应用中。特别是在化妆品中,本发明中多羧基化的CNC,保留了纤维素的晶型结构,结构上与化妆品中的“天然保湿因子”—透明质酸极其相似,同时羧基含量较高,有望与卡波姆媲美,进一步推动纳米纤维素在化妆品行业中的应用。
就目前而言,制备羧基化CNC的方法比较多,比如TEMPO氧化法、以上提到的过硫酸铵氧化法、高锰酸钾氧化法、高碘酸钠/亚氯酸钠氧化法等。但是以上方法存在一定的缺陷,在大规模生产中存在较大的限制。比如TEMPO试剂较昂贵、有毒,废液不易处理;过硫酸铵氧化过程中,化学药品用量大、浓度过高容易发生爆炸;高锰酸钾则不易配制,同时作为管制品,同样容易引发爆炸;亚氯酸钠氧化过程中也会产生对环境不友好的物质,限制了他们的工业应用。因此,制备过程的安全、生产成本、环境友好是需要解决的关键问题。
发明内容
为了克服现有技术中的不足,本发明的目的在于提出一种多羧基化纤维素纳米晶体及其制备方法。本发明通过连续氧化的方法,能够制得多位点氧化、羧基含量高、悬浮液透明度高、分散均匀、稳定性好的多羧基纤维素纳米晶体。本发明的方法绿色,安全,生产成本低。
本发明的另一目的在于提供上述多羧基化纤维素纳米晶体的应用。所述多羧基化纤维素纳米晶体用于化妆品中,作为保湿剂和流变调节剂,替代化妆品中常用原料—透明质酸和卡波姆。在化妆品中,透明质酸主要作为一种天然的保湿剂,具有很好的保水效果;卡波姆则在化妆品中由于高羧基含量,常作为一种流变调节剂,具有增稠、悬浮、稳定等作用,同时透明度高。而本发明得到的羧基化CNC本身由于带有羧基、部分羟基,有着纤维素本身的良好吸水性,即保水性好,同时,其悬浮液具有高稳定性、高分散性、高透明度等优势,存在替代以上两种物质的可能。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种多羧基化纤维素纳米晶体的制备方法,包括以下步骤:
1)将酶解浆与高碘酸盐进行氧化反应,获得双醛纤维素;所述酶解浆中的纤维在尺寸上为微米级;
2)将双醛纤维素与芬顿试剂的氧化体系进行氧化反应,获得初产物;
3)将初产物进行高压均质,获得多羧基化纤维素纳米晶体。
步骤1)中所述酶解浆是指将植物纤维通过酶解得到的浆料;酶解浆中纤维达到微米级别即可。
所述酶解浆为针叶木酶解浆、阔叶木酶解浆、酶解的棉浆等等。
步骤1)的具体步骤:将酶解浆分散于水中,调节pH为3~5,然后与高碘酸盐混合,反应,离心洗涤,获得双醛纤维素。
所述反应是在避光的条件下进行。
所述酶解浆(绝干)与高碘酸盐的质量比为1:(1~40)。所述高碘酸盐为高碘酸钠。
所述酶解浆在水中的质量浓度为0.5~1.5%;所述反应的温度为40~60℃,反应的时间为3~6h。
所述洗涤是指采用水进行洗涤。
步骤1)中双醛纤维素的醛基含量为1.0~2.5mmol/g。
步骤2)中所述芬顿试剂是指以过氧化氢作为氧化剂,辅之以七水硫酸亚铁作为催化剂组成的氧化体系。
所述双醛纤维素的质量与过氧化氢的体积之比为1g:(20~80)mL,过氧化氢的质量浓度为30%。
所述双醛纤维素的质量与七水硫酸亚铁的质量比为1:(0.0005~0.005)。
步骤2)中所述双醛纤维素在与芬顿试剂反应前,先与水混合;双醛纤维素在水中的质量浓度为0.5%~3.0%。
步骤2)中氧化反应完后,经过离心洗涤;离心的条件为8000~10000r/min离心10~20min。离心的次数为1~8次,直至悬浮液的上层清夜开始出现浑浊现象为止。
步骤2)中所述氧化反应的温度为30~70℃,时间为3~10h。
步骤3)中所述初产物分散于水中,初产物在水中的质量浓度0.1%~2.0%。
步骤3)中所述高压均质的均质设备为微射流纳米分散设备。
步骤3)中高压均质的条件:压力为10000~30000psi,均质的次数为2~6次。
均质完成后,多羧基化纤维素纳米晶体以悬浮液的形式保存,悬浮液的质量浓度为0.1%~1.0%。
多羧基化纤维素纳米晶体的悬浮液在低温下保存。
优选的,所述的多羧基化纤维素纳米晶体的羧基含量为0.7~1.3mmol/g,氧化度为10%~25%。
所述的多羧基化纤维素纳米晶体的长度为150~500nm,宽度为20~60nm,直径为5~20nm。
步骤1)中双醛纤维素是指用高碘酸钠将纤维素上的C2、C3位的羟基定向氧化成醛基。
步骤3)中所述的多羧基化纤维素纳米晶体在0.1%浓度下300~800nm波长下的光的透射率均在70%以上,结晶度为75%~85%,zeta电位为-25mV~-35mV。
本发明选择酶解浆,先在高碘酸钠的定向氧化作用下,使得C2、C3位的羟基被氧化成为醛基,使纤维素的结构变得更加疏松。进一步选择绿色氧化剂过氧化氢,辅之以一定的Fe2+催化,将醛基进一步氧化成为羧基,在这一步氧化的同时,原本C6位的羟基也会被过氧化氢氧化成为羧基,进而得到这样一种多羧基化的纤维素纳米晶体。
通过本发明的方法制备的多羧基化纤维素纳米晶体,羧基含量高(可达到约1.3mmol/g),透明度高。与现有的方法(TEMPO氧化法)相比,本发明的方法简单、成本低、绿色环保、安全;同时羧基含量接近,相同质量浓度悬浮液的透明度也接近,高波长下透光率可超过99%。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
本发明选择两步氧化的方法制备得到多羧基化纤维素纳米晶体,纤维素分子上多个碳位点上的羟基被氧化成为了羧基,得到了一种多羧基化的纤维素纳米晶体。本发明的方法简单、成本低、绿色环保、安全。与此同时,本发明的多羧基化纤维素纳米晶体具有优异的性能,纤维尺寸小,结晶度高,多羧基化的纤维素纳米晶体悬浮液的透明度高,稳定性好,分散均匀。同样的,由于其结构与透明质酸很相似,具有良好的保水效果,有望应用于化妆品中;羧基含量较高,可以起到卡波姆的效果用于化妆品行业。同时,尺寸小,可以作为固体粒子稳定剂用于稳定Pickering乳液,进一步推广用于稳定化妆品乳液,可以作为一种极好的化妆品原料的潜在物质。
附图说明
图1(a,b,c)分别为实施例1中多羧基化CNC的原子力显微镜图、长度分布图、宽度分布图;
图2(a,b,c)分别为实施例1~5制备的多羧基化CNC的zeta电位、结晶度、羧基含量/氧化度曲线图;20-6对应实施例1,60-6对应实施例2,50-4对应实施例3,50-10对应实施例4,40-6对应实施例5;
图3为实施例1~5制备的多羧基化CNC的光的透射率曲线图;20ml/g-6对应实施例1、40ml/g-6对应实施例5、50ml/g-4对应实施例3、50ml/g-10对应实施例4、60ml/g-6对应实施例2;
图4为实施例7中稳定15d后的乳液光学显微镜图;从左至右分别对应水相中多羧基化CNC质量浓度为0.4%、0.5%、0.6%。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细地描述,但本发明的实施方式并不限于此。
表征:①使用原子力显微镜对多羧基化的CNC的形貌进行表征,并对其长度、宽度等进行统计。②使用电导滴定的方法对多羧基化的CNC的羧基含量与氧化度进行测定。③使用紫外分光光度计测定0.1%质量浓度的多羧基化CNC悬浮液在300~800nm波长下光的透射率。
实施例1
(1)高碘酸钠氧化:取5g(绝干)针叶木酶解浆于容器中,用水稀释,使其质量浓度为0.5%,采用0.25mol/L的冰醋酸调节浆料的pH为3.5,用锡箔纸将容器外壁包裹;将15g高碘酸钠,与浆料混合,于40℃水浴中搅拌,避光反应5h,搅拌速度为350r/min,反应结束后,加入50mL乙二醇终止反应,最后将产物在8000r/min下离心洗涤4次(采用水洗涤),每次15min,测定水分,于4℃冰箱中保存备用;
(2)芬顿氧化:取159.7g双醛纤维素(固含1.44%,即绝干2.30g)于250mL容器中,加入0.0046g七水硫酸亚铁,加入46mL30%(20mL/g)过氧化氢混合,于60℃水浴加热反应6h,反应结束后加入去离子水终止反应,最后将产物进行离心洗涤(用水洗涤),离心转速为10000r/min,离心4次,每次10min;将产物质量浓度配制为1%,完毕后于4℃冰箱中低温保存;
(3)高压均质:将质量浓度1%的样品进行高压均质处理,均质压力为23000psi,均质过程中可加入一定的水,均质次数为5次,均质结束后,将样品进行浓缩,使样品浓度为0.3%,于4℃冰箱中低温保存。制备完毕后,取样对多羧基化CNC的结构与性能进行表征。可得纤维形貌呈针状结构,zeta电位为-23.58mV,结晶度为80.0%,500nm波长下光的透射率接近100%。
图1(a,b,c)分别为实施例1中多羧基化CNC的原子力显微镜图、长度分布图、宽度分布图。
实施例2
(1)高碘酸钠氧化:取5g(绝干)针叶木酶解浆于容器中,用水稀释,使其质量浓度为0.5%,采用0.25mol/L的冰醋酸调节浆料的pH为3.5,用锡箔纸将容器外壁包裹;将15g高碘酸钠,与浆料混合,于40℃水浴中搅拌避光反应5h,搅拌速度为280~420r/min,反应结束后,加入50mL乙二醇终止反应,最后将产物在8000r/min下离心4次,每次15min,测定水分,于4℃冰箱中保存备用;
(2)芬顿氧化:取159.7g双醛纤维素(固含1.44%,即绝干2.30g),于250mL容器中,加入0.0046g七水硫酸亚铁,再加入46mL30%(60mL/g)过氧化氢混合,于60℃水浴加热反应6h,反应结束后加入去离子水终止反应,最后将产物进行离心洗涤,离心机转速为10000r/min,离心4次,每次10min,将产物质量浓度配制为1%,完毕后于4℃冰箱中低温保存;
(3)高压均质:将质量浓度1%的样品进行高压均质处理,均质压力为23000psi,均质过程中可加入一定的水,均质次数为5次,均质结束后,将样品进行浓缩,使样品浓度为0.3%,于4℃冰箱中低温保存。制备完毕后,取样对多羧基化CNC的结构与性能进行表征。可得纤维形貌呈针状结构,zeta电位为-30.20mV,结晶度为83.3%,500nm波长下光的透射率接近100%。
实施例3
(1)高碘酸钠氧化:取5g(绝干)针叶木酶解浆于容器中,用水稀释,使其质量浓度为0.5%,采用0.25mol/L的冰醋酸调节浆料的pH为3.5,用锡箔纸将容器外壁包裹;将15g高碘酸钠,与浆料混合,于45℃水浴中搅拌避光反应4h,搅拌速度为280~420r/min。反应结束后,加入50mL乙二醇终止反应,最后将产物在8000r/min下离心4次,每次15min,测定水分,于4℃冰箱中保存备用;
(2)芬顿氧化:取200g双醛纤维素(固含1.22%,即绝干2.44g)于250mL容器中,加入0.005g七水硫酸亚铁,再加入122mL30%(50mL/g)过氧化氢混合,于60℃水浴加热反应4h,反应结束后加入去离子水终止反应,最后将产物进行离心洗涤,离心机转速为10000r/min,离心4次,每次10min,将产物质量浓度配制为1%,完毕后于4℃冰箱中低温保存;
(3)高压均质:将质量浓度1%的样品进行高压均质处理,均质压力为23000psi,均质过程中可加入一定的水,均质次数为5次,均质结束后,将样品进行浓缩,使样品浓度为0.3%,于4℃冰箱中低温保存。制备完毕后,取样对多羧基化CNC的结构与性能进行表征。可得纤维形貌呈针状结构,长度、宽度分布如图2所示,zeta电位为-32.10mV,结晶度为81.2%,500nm波长下光的透射率接近100%。
实施例4
(1)高碘酸钠氧化:取5g(绝干)针叶木酶解浆于容器中,用水稀释,使其质量浓度为0.5%,采用0.25mol/L的冰醋酸调节浆料的pH为3.5,用锡箔纸将容器外壁包裹;将15g高碘酸钠,与浆料混合,于45℃水浴中搅拌避光反应4h,搅拌速度为280~420r/min,反应结束后,加入50mL乙二醇终止反应,最后将产物在8000r/min下离心4次,每次15min,测定水分,于4℃冰箱中保存备用;
(2)芬顿氧化:取159.7g双醛纤维素(固含1.44%,即绝干2.30g)于250mL容器中,加入0.0046g七水硫酸亚铁,再加入115mL30%(50mL/g)过氧化氢混合,于60℃水浴加热反应10h,反应结束后加入去离子水终止反应,最后将产物进行离心洗涤,离心机转速为10000r/min,离心4次,每次10min,将产物质量浓度配制为1%,完毕后于4℃冰箱中低温保存;
(3)高压均质:将质量浓度1%的样品进行高压均质处理,均质压力为23000psi,均质过程中可加入一定的水,均质次数为5次,均质结束后,将样品进行浓缩,使样品浓度为0.3%,于4℃冰箱中低温保存。制备完毕后,取样对多羧基化CNC的结构与性能进行表征。可得纤维形貌呈针状结构,zeta电位为-35.10mV,结晶度为82.0%,500nm波长下光的透射率接近100%。
实施例5
(1)高碘酸钠氧化:取5g(绝干)针叶木酶解浆于容器中,用水稀释,使其质量浓度为0.5%,采用0.25mol/L的冰醋酸调节浆料的pH为3.5,用锡箔纸将容器外壁包裹;将15g高碘酸钠,与浆料混合,于45℃水浴中搅拌避光反应3h,搅拌速度为280~420r/min。反应结束后,加入50mL乙二醇终止反应,最后将产物在8000r/min下离心4次,每次15min,测定水分,于4℃冰箱中保存备用;
(2)芬顿氧化:取159.7g双醛纤维素(固含1.44%,即绝干2.30g)于250mL容器中,加入0.0046g七水硫酸亚铁,再加入92mL30%(40mL/g)过氧化氢混合,于60℃水浴加热反应6h,反应结束后加入去离子水终止反应,最后将产物进行离心洗涤,离心机转速为10000r/min,离心4次,每次10min,将产物质量浓度配制为1%,完毕后于4℃冰箱中低温保存;
(3)高压均质:将质量浓度1%的样品进行高压均质处理,均质压力为23000psi,均质过程中可加入一定的水,均质次数为5次,均质结束后,将样品进行浓缩,使样品浓度为0.3%,于4℃冰箱中低温保存。制备完毕后,取样对多羧基化CNC的结构与性能进行表征。可得纤维形貌呈针状结构,zeta电位为-27.23mV,结晶度为82.7%,300nm波长下光的透射率高于70%。
实施例6
作为对比实验,采用以下实验进行验证。
(1)芬顿氧化:称取5g(绝干)酶解针叶木浆于容器中,加入0.1wt%的七水硫酸亚铁,300mL质量浓度为30%的过氧化氢(对应前面的60mL/g),并调节其在水中的质量浓度为1%,用醋酸调节pH值为3,在水浴锅温度为60℃的体系中搅拌反应4h。反应结束后,加水去离子水终止反应,最后将产物进行离心洗涤,离心机转速为10000r/min,离心4次,每次10min。将产物质量浓度配制为1%左右,完毕后于4℃冰箱中低温保存。
(2)高压均质:将上一步中的样品进行高压均质处理,均质压力为23000psi,均质过程中可加入一定的水,均质次数为5次。均质结束后,将样品进行浓缩,使样品浓度为0.3%,于4℃冰箱中低温保存。制备完毕后,取样对多羧基化CNC的结构与性能进行表征。制备完毕后,得到的样品存在严重的沉降行为,300nm波长下的透光率小于30%。因而说明只进行一步反应,由于过氧化氢的氧化能力较弱,不能得到达CNC级别的产品。
实施例7
为证明该羧基化CNC在乳液中展现出来的优势,进行了以下实验。
(1)乳液的制备:此处选择氧化条件为50mL/g条件下制得的羧基化CNC产物(实施例3)。以肉豆蔻酸异丙酯(化妆品常用油剂)作为油相,设置总体积为20mL,油水体积比为40:60,即在50mL离心管中加入8mL肉豆蔻酸异丙酯,加入12mL水相,其中水相中羧基化CNC的质量浓度为0.4%、0.5%、0.6%。混合完毕后,将该三个样品进行超声处理,所有样品的超声条件保持一致,即均超声2min,超声功率为40%,并设置为交替2s,等待3s。制备完毕后全部样品置于4℃冰箱中保存。
(2)乳液的表征:测定稳定1d、15d后各样品的乳析指数(乳液层高度占乳液总高度的比值)以及通过拍摄光学显微镜图,用Nanomeasure软件,统计得出乳液液滴的平均粒径以及粒径分布。通过结果得出,稳定1d后,0.4%、0.5%、0.6%质量浓度的羧基化CNC添加量下得到的乳液(在水中的质量浓度),其乳析指数分别为81.25%、96.88%、97.92%;稳定15d后,0.4%、0.5%、0.6%质量浓度的羧基化CNC添加量下得到的乳液,其乳析指数分别为56.25%、83.33%、91.67%。稳定1d后,0.4%、0.5%、0.6%条件下乳液的平均粒径分别为14.10μm、11.36μm、9.30μm;稳定15d后,乳液平均粒径分别为15.22μm、10.85μm、10.12μm。粒径分布均为正态分布,说明得到了稳定性较好的乳液。
图2(a,b,c)分别为实施例1~5制备的多羧基化CNC的zeta电位、结晶度、羧基含量/氧化度曲线图;20-6对应实施例1,60-6对应实施例2,50-4对应实施例3,50-10对应实施例4,40-6对应实施例5;
图3为实施例1~5制备的多羧基化CNC的光的透射率曲线图;20ml/g-6对应实施例1、40ml/g-6对应实施例5、50ml/g-4对应实施例3、50ml/g-10对应实施例4、60ml/g-6对应实施例2。
图4为实施例7中稳定15d后的乳液光学显微镜图;从左至右分别对应水相中羧基化CNC浓度0.4%、0.5%、0.6%。
Claims (10)
1.一种多羧基化纤维素纳米晶体的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)将酶解浆与高碘酸盐进行氧化反应,获得双醛纤维素;
2)将双醛纤维素与芬顿试剂的氧化体系进行氧化反应,获得初产物;
3)将初产物进行高压均质,获得多羧基化纤维素纳米晶体。
2.根据权利要求1所述多羧基化纤维素纳米晶体的制备方法,其特征在于:步骤1)中所述酶解浆是指将植物纤维通过酶解得到的浆料;所述酶解浆中纤维为微米级;
步骤2)中所述芬顿试剂是指以过氧化氢作为氧化剂,辅之以七水硫酸亚铁作为催化剂组成的氧化体系;
所述双醛纤维素的质量与过氧化氢的体积之比为1g:(20~80)mL,过氧化氢的质量浓度为30%;
所述双醛纤维素的质量与七水硫酸亚铁的质量比为1:(0.0005~0.005)。
3.根据权利要求1所述多羧基化纤维素纳米晶体的制备方法,其特征在于:步骤2)中所述氧化反应的温度为30~70℃,时间为3~10h;
步骤3)中高压均质的条件:压力为10000~30000psi,均质的次数为2~8次。
4.根据权利要求1所述多羧基化纤维素纳米晶体的制备方法,其特征在于:
步骤1)的具体步骤:将酶解浆分散于水中,调节pH为3~5,然后与高碘酸盐混合,反应,离心洗涤,获得双醛纤维素。
5.根据权利要求4所述多羧基化纤维素纳米晶体的制备方法,其特征在于:所述反应是在避光的条件下进行;
所述酶解浆与高碘酸盐的质量比为1:(1~40);所述高碘酸盐为高碘酸钠;
所述酶解浆在水中的质量浓度为0.5~1.5%;所述反应的温度为40~60℃,反应的时间为3~6h;
所述洗涤是指采用水进行洗涤。
6.根据权利要求1所述多羧基化纤维素纳米晶体的制备方法,其特征在于:步骤1)中双醛纤维素的醛基含量为1.0~2.5mmol/g;
步骤2)中所述双醛纤维素在与芬顿试剂反应前,先与水混合;双醛纤维素在水中的质量浓度为0.5%~3.0%;
步骤2)中氧化反应完后,经过离心洗涤;离心的条件为8000~10000r/min离心的次数为2~8次,每次离心的时间为10~20min;
步骤3)中所述初产物分散于水中,初产物在水中的质量浓度0.1%~2.0%;
步骤3)中所述高压均质的均质设备为微射流纳米分散设备;
均质完成后,多羧基化纤维素纳米晶体以悬浮液的形式保存,悬浮液的质量浓度为0.1%~1.0%。
7.一种由权利要求1~6任一项所述制备方法得到的多羧基化纤维素纳米晶体。
8.根据权利要求1所述多羧基化纤维素纳米晶体,其特征在于:其羧基含量为0.7~1.3mmol/g,氧化度为10%~25%;
所述多羧基化纤维素纳米晶体的长度为150~500nm,宽度为20~60nm,直径为5~20nm。
9.根据权利要求7或8所述多羧基化纤维素纳米晶体的应用,其特征在于:所述多羧基化纤维素纳米晶体用于化妆品中,作为保湿剂或流变调节剂,替代化妆品中常用原料—透明质酸和卡波姆。
10.根据权利要求7或8所述多羧基化纤维素纳米晶体的应用,其特征在于:所述多羧基化纤维素纳米晶体作为固体粒子稳定剂,用于稳定Pickering乳液。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111554961.3A CN114230680B (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种多羧基化的纤维素纳米晶体及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111554961.3A CN114230680B (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种多羧基化的纤维素纳米晶体及其制备方法与应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114230680A true CN114230680A (zh) | 2022-03-25 |
CN114230680B CN114230680B (zh) | 2023-04-21 |
Family
ID=80758565
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111554961.3A Active CN114230680B (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种多羧基化的纤维素纳米晶体及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114230680B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115975457A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-04-18 | 何宗承 | 一种水性涂料组合物及其制备方法 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1153933A1 (en) * | 2000-05-12 | 2001-11-14 | Seiko Epson Corporation | Process for the manufacture of polyuronic acids |
CN103980671A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-08-13 | 青岛科技大学 | 一种纳晶纤维素/pedot类复合材料及其制备方法 |
CN104411726A (zh) * | 2012-06-04 | 2015-03-11 | 赛姆提斯 | 氧化纤维素基材料,其制得方法和其作为敷布的用途 |
CN105330755A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-02-17 | 北京化工大学 | 一种超细多糖纳米纤维及其制备方法 |
CN106366202A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-02-01 | 辽东学院 | 制备透明薄膜用之新型纤维素纳米晶体改性材料及其制备方法 |
US20170226692A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Integrating the production of carboxylated cellulose nanofibrils and cellulose nanocrystals using recyclable organic acids |
CN108034007A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-05-15 | 江南大学 | 一种双醛纤维素纳米晶须的制备方法 |
CN109485736A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-19 | 昆明理工大学 | 一种制备纳米结晶纤维素的方法 |
WO2021097138A1 (en) * | 2019-11-14 | 2021-05-20 | Bcd Bioscience, Inc. | High-yield peroxide quench-controlled polysaccharide depolymerization and compositions thereof |
CN113402745A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-17 | 华南理工大学 | 一种高透明高强度的纳米纤维素柔性膜及其制备方法与应用 |
CN113754786A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-12-07 | 华南理工大学 | 一种高羧基取代的毛发状纤维素纳米晶体及其制备方法 |
-
2021
- 2021-12-17 CN CN202111554961.3A patent/CN114230680B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1153933A1 (en) * | 2000-05-12 | 2001-11-14 | Seiko Epson Corporation | Process for the manufacture of polyuronic acids |
CN104411726A (zh) * | 2012-06-04 | 2015-03-11 | 赛姆提斯 | 氧化纤维素基材料,其制得方法和其作为敷布的用途 |
CN103980671A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-08-13 | 青岛科技大学 | 一种纳晶纤维素/pedot类复合材料及其制备方法 |
CN105330755A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-02-17 | 北京化工大学 | 一种超细多糖纳米纤维及其制备方法 |
US20170226692A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Integrating the production of carboxylated cellulose nanofibrils and cellulose nanocrystals using recyclable organic acids |
CN106366202A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-02-01 | 辽东学院 | 制备透明薄膜用之新型纤维素纳米晶体改性材料及其制备方法 |
CN108034007A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-05-15 | 江南大学 | 一种双醛纤维素纳米晶须的制备方法 |
CN109485736A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-19 | 昆明理工大学 | 一种制备纳米结晶纤维素的方法 |
WO2021097138A1 (en) * | 2019-11-14 | 2021-05-20 | Bcd Bioscience, Inc. | High-yield peroxide quench-controlled polysaccharide depolymerization and compositions thereof |
CN113402745A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-09-17 | 华南理工大学 | 一种高透明高强度的纳米纤维素柔性膜及其制备方法与应用 |
CN113754786A (zh) * | 2021-08-04 | 2021-12-07 | 华南理工大学 | 一种高羧基取代的毛发状纤维素纳米晶体及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
STEPHEN SPINELLA ET AL.: ""Green and efficient synthesis of dispersible cellulose nanocrystals in biobased polyesters for engineering applications"", 《ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING》 * |
潘丽: ""纸浆纤维表面芬顿处理对纸页物理性能的影响"", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 工程科技I辑》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115975457A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-04-18 | 何宗承 | 一种水性涂料组合物及其制备方法 |
CN115975457B (zh) * | 2022-12-15 | 2024-05-03 | 广东省漆色彩新型材料有限公司 | 一种水性涂料组合物及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114230680B (zh) | 2023-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chen et al. | Morphological changes of sterically stabilized nanocrystalline cellulose after periodate oxidation | |
Cheng et al. | Facile one-step extraction and oxidative carboxylation of cellulose nanocrystals through hydrothermal reaction by using mixed inorganic acids | |
Huang et al. | Nanocellulose: from fundamentals to advanced materials | |
Wang et al. | Extraction of cellulose nanocrystals using a recyclable deep eutectic solvent | |
Zhang et al. | High energy oxidation and organosolv solubilization for high yield isolation of cellulose nanocrystals (CNC) from Eucalyptus hardwood | |
Tanaka et al. | Cellulose nanofibrils prepared from softwood cellulose by TEMPO/NaClO/NaClO2 systems in water at pH 4.8 or 6.8 | |
JP6498193B2 (ja) | 酸化又はミクロフィブリル化セルロースの製造方法 | |
Zhu et al. | One-step green synthesis of non-hazardous dicarboxyl cellulose flocculant and its flocculation activity evaluation | |
FI127526B (en) | Process for manufacturing nanofibrillar cellulose | |
AU2008330684B2 (en) | Cellulose nanofiber, production method of same and cellulose nanofiber dispersion | |
Xu et al. | Nanocrystalline cellulose from aspen kraft pulp and its application in deinked pulp | |
FI127918B (en) | Process for dewatering water-soluble polymers | |
CN108034007B (zh) | 一种双醛纤维素纳米晶须的制备方法 | |
CN111793223B (zh) | 采用熔盐体系制备纳米级再生纤维素的方法 | |
CN110835377B (zh) | 一种疏水改性纳米纤维素及其制备方法和应用 | |
CN103706334A (zh) | 一种结构可控的纤维素吸附剂及其制备方法 | |
Pedrosa et al. | Effect of cationization pretreatment on the properties of cationic Eucalyptus micro/nanofibrillated cellulose | |
CN112267157A (zh) | 基于反应型低共熔溶剂改性的纤维素纳米纤丝制备方法 | |
CN114230680B (zh) | 一种多羧基化的纤维素纳米晶体及其制备方法与应用 | |
Hop et al. | A comprehensive study on preparation of nanocellulose from bleached wood pulps by TEMPO-mediated oxidation | |
CN110804900B (zh) | 一种疏水增强型书画纸及其制备方法 | |
Chen et al. | Re-dispersible chitin nanofibrils with improved stability in green solvents for fabricating hydrophobic aerogels | |
CN109485736A (zh) | 一种制备纳米结晶纤维素的方法 | |
CN113845667A (zh) | 一种氧化纳米纤维素皮克林乳液的制备方法及应用 | |
Xie et al. | Preparation of zwitterionic cellulose nanofibers with betaine-oxalic acid DES and its multiple performance characteristics |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |