一种纳米纤维素三维块体材料及其制备方法

本发明涉及纳米纤维素。更具体地，涉及一种纳米纤维素三维块体材料及其制备方法。

背景技术：

1、目前为止，纳米纤维素最主要的应用领域，仍是将其作为填料或者功能性材料，少量添加在复合材料中。而将纳米纤维素用作基体材料，基本只局限于将其制成薄膜和水凝胶，很少用作成型的三维块体材料，也没有实现大规模的应用。

2、在将纳米纤维素作为基体材料，制备三维块体材料的过程中，通常需要对高含水量的纳米纤维素分散液进行干燥。但在干燥过程中，材料非常容易塌陷变形、体积大幅收缩、内部不均、性能不可调控，这限制了纳米纤维素三维块体材料的大规模制备和应用。

技术实现思路

1、基于以上问题，本发明的目的在于提供一种纳米纤维素三维块体材料及其制备方法。采用本方法制备得到的纳米纤维素三维块体材料具有形貌规整、内部均匀、性能稳定可调控等特点。

2、一方面，本发明提供一种纳米纤维素三维块体材料的制备方法，包括如下步骤：

3、将多氨基的氨基酸的水溶液与纤维素混匀，采用物理机械的方法将纤维素纳米化，得到所述纳米纤维素分散液；

4、将所述纳米纤维素分散液置于模具中，干燥，得到所述纳米纤维素三维块体材料。

5、进一步地，所述多氨基基团的氨基酸中，氨基基团选自端氨基和/或亚氨基。

6、进一步地，所述多氨基基团的氨基酸中，氨基基团的个数为3个以上。

7、进一步地，所述多氨基基团的氨基酸选自精氨酸。

8、进一步地，所述多氨基基团的氨基酸的质量为所述纤维素质量的10wt％-100wt％。

9、进一步地，所述多氨基基团的氨基酸的质量为所述纤维素质量的25wt％-80wt％。

10、进一步地，所述纤维素的聚合度在1000以上。

11、进一步地，所述纤维素选自天然纤维素。

12、进一步地，所述纤维素选自玉米芯纤维素、竹浆纤维素或木浆纤维素中的一种或几种。

13、进一步地，所述物理机械的方法选自球磨、砂磨或盘磨中的一种或几种。

14、进一步地，所述纳米纤维素分散液的浓度为2％-6％。

15、又一方面，本发明提供如上所述的制备方法制备得到的纳米纤维素三维块体材料。

16、本发明的有益效果如下：

17、本发明的制备方法中，通过将多氨基基团的氨基酸与纤维素共同进行机械处理。在实现纤维素纳米化的同时，通过多氨基基团的氨基酸上的氨基基团与纤维素羟基之间形成新的氢键相互作用，部分取代从而削弱了纳米纤维素在干燥过程中纤维与纤维之间的氢键相互作用，减少了纤维间的无规团聚，同时保证了纤维素的强度，使材料在制备过程中没有出现大幅度的变形和收缩。所得块体材料具有规整的形貌，且内部均匀，性能稳定可调控。此外，该方法简单、步骤少、能够提高大规模制备纳米纤维素三维块体材料的效率。

技术特征：

1.一种纳米纤维素三维块体材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多氨基基团的氨基酸中，氨基基团选自端氨基和/或亚氨基。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述多氨基基团的氨基酸中，氨基基团的个数为3个以上。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述多氨基基团的氨基酸选自精氨酸。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多氨基基团的氨基酸的质量为所述纤维素质量的10wt％-100wt％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素的聚合度在1000以上。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素选自天然纤维素；

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述物理机械的方法选自球磨、砂磨或盘磨中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米纤维素分散液的浓度为2-6％。

10.如权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的纳米纤维素三维块体材料。

技术总结
本发明公开一种纳米纤维素三维块体材料的制备方法，包括如下步骤：将多氨基基团的氨基酸的水溶液与纤维素混匀，采用物理机械的方法将纤维素纳米化，得到所述纳米纤维素分散液；将所述纳米纤维素分散液置于模具中，干燥，得到所述纳米纤维素三维块体材料。采用本方法制备得到的纳米纤维素三维块体材料具有形貌规整、内部均匀、性能稳定可调控等特点。本发明还公开了采用该方法制备得到的纳米纤维素三维块体材料。

技术研发人员：吴敏,黄勇,娄硕
受保护的技术使用者：中国科学院理化技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5