一种生物酶解与机械剪切联合制备纤维素纳米晶体的方法

摘要

一种生物酶解与机械剪切联合制备植物基纤维素纳米晶体的方法，首先利用内切葡聚糖酶将纤维初步水解、拆解或破坏纤维素无定形区1，4～β～D葡萄糖苷键，然后借助高速高压机械剪切获得纤维素纳米晶体。该方法不需经过传统的强酸水解，提高了操作安全和可靠性，同时还可以通过调控酶解与机械剪切程度调节纳米晶体的直径与长径比。通过该方法获得的纳米纤维素晶体力学强度好、结晶度高、长径比适中，透光射性强、表面未吸附酸根离子，有望取代传统纤维素晶体应用于聚合增强、过滤、环保、节能以及生物医用等材料领域。

主权项

一种生物酶解与机械剪切联合制备纤维素纳米晶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：第1步：将漂白纸浆纤维与去离子水充分混合，调节成固体质量分数1.5~2%的悬浮状溶液，该混合液先在高速搅拌条件下分散 0.5h，然后经超细胶体磨反复剪切3~5次，充分润涨纤维表面，同时也将部分纤维剪短，提高反应表面积及反应效率；第2步：将一定量的内切葡聚糖酶加入经初步剪切的纤维混合溶液中酶解处理，酶的添加量视酶的反应活力而定，一般每克干态纤维的酶添加量3~10FPU，反应温度30~60℃，反应条件为弱酸性pH=5.5~6.5，反应时间为12~24h；第3步：经酶解的纤维溶液先在10℃条件下冷冻0.5h，再在90℃条件下加热0.5h，抑制消除酶的活性，然后将反应液在布式漏斗中反复水洗过滤、离心分离调节固体含量至1.5%；第4步：酶解纤维高压高强机械剪切加工，经水洗后的酶解纤维溶液在微射流高压均质机内机械剪切处理，其剪切次数视目标纳米纤维而定，通常在200μm反应腔内循环剪切10次，再在87μm反应腔内剪切15次即可。