一种高取代度氧化纤维素的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110330569A(43)申请公布日2019.10.15(21)申请号201910778731.1(22)申请日2019.08.22(71)申请人齐鲁工业大学地址250000山东省济南市长清区济南市西部新城大学科技园(72)发明人董翠华傅晓童庞志强吉海瑞(74)专利代理机构济南泉城专利商标事务所37218代理人张贵宾(51)Int.Cl.C08B15/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种高取代度氧化纤维素的制备方法(57)摘要本发明涉及纤维素化学改性技术领域，特别公开了一种高取代度氧化纤维素的制备方法。本发明首先利用离子液体将纤维素溶解，然后在DMF水溶液中进行再生；再生后的纤维素在去离子水中均匀分散，之后加入TEMPO和NaBr及NaClO溶液进行氧化反应；反应结束后样品进行透析、冷冻干燥处理，得到产品。本发明在DMF溶液中再生所得到的纤维素结构松散，TEMPO氧化过程选择性好，制得的氧化纤维素取代度高；同时由于反应时间较短，氧化过程对纤维素链的破坏小，产品的收率高，且反应体系中只添加NaClO一种氧化剂，在氧化过程中不会产生有毒污染物。CN110330569ACN110330569A权利要求书1/1页1.一种高取代度氧化纤维素的制备方法，其特征为，包括如下步骤：（1）将纤维素与离子液体混合均匀，加热搅拌至完全溶解；（2）向溶解后的纤维素溶液中加入DMF水溶液，搅拌至纤维素完全析出，并用去离子水清洗；（3）将析出的纤维素与蒸馏水均匀混合，调节pH值后加入溴化钠及四甲基哌啶氮氧化物，然后逐滴加入次氯酸钠溶液进行氧化反应；（4）反应结束后，将反应溶液进行透析，再经冷冻干燥，最终得到氧化纤维素产品。2.根据权利要求1所述的高取代度氧化纤维素的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，纤维素与离子液体的质量比为1-5:95-99，两者的混合温度为100-130℃，混合搅拌转速为400-600rpm，搅拌时间为10-30min。3.根据权利要求1所述的高取代度氧化纤维素的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述离子液体为氯化1-丁基-3-甲基咪唑。4.根据权利要求1所述的高取代度氧化纤维素的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，DMF水溶液的质量浓度为50-100%，纤维素溶液在DMF水溶液中的停留时间为30min，搅拌转速为400-600rpm，去离子水将析出纤维素中的离子液体及残留DMF清洗干净。5.根据权利要求1所述的高取代度氧化纤维素的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，纤维素与蒸馏水的质量比为1-3:97-99，调节pH值为9-11；四甲基哌啶氮氧化物的加入量为纤维素质量的3-6%，溴化钠的用量为纤维素质量的5-10%。6.根据权利要求1所述的高取代度氧化纤维素的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，次氯酸钠的用量为纤维素质量的50-80%，氧化反应温度为20-30℃，反应过程中保持反应体系pH值为9-11，整个反应过程充分搅拌至反应结束，搅拌速率为400-600rpm。7.根据权利要求1所述的高取代度氧化纤维素的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，使用蒸馏水于室温下进行透析，透析袋的截留分子量为200，透析时间为72-120h。2CN110330569A说明书1/4页一种高取代度氧化纤维素的制备方法[0001]（一）技术领域本发明涉及纤维素化学改性技术领域，特别涉及一种高取代度氧化纤维素的制备方法。[0002]（二）背景技术纤维素是自然界中最为丰富的绿色可再生资源，作为一种天然的高分子材料，当前在新材料、燃料化学品制备等方面具有重要的应用潜力。在化学组成上，纤维素由D-无水葡萄糖单元所组成，中间由β-1-4糖苷键所连接。其中分子链上具有大量的羟基基团可以形成分子内氢键及分子间氢键，使得纤维素具有很高的结晶度。同时，C-H键的氢原子位于环的轴向位置，使纤维素在这个方向上具有很强的疏水性。因此，纤维素不易溶于水或大多数常有机溶剂中，导致天然纤维素的改性受到严重限制。[0003]氧化纤维素是一种纤维素衍生物，具有生物相容性好、生物可降解性强和清洁无毒等特点，目前被广泛应用于医疗、功能性材料、纺织等领域。目前制备氧化纤维素大都是使用天然纤维素或者将纤维素溶解后在水中再生制备成的再生纤维素作为原料，通过各种氧化体系将天然制备成氧化纤维素。但是由于天然纤维素和水中再生纤维素的结晶结构致密导致裸露在纤维素表面的羟基较少，因此使用天然纤维素和水中再生所得纤维素很难制得取代度高的氧化纤维素。通过实验可知将溶解后的纤维素在DMF溶液中析出后所得纤维素晶形结构松散。所以本发明使用上述纤维素为原料通过TEMPO/NaBr/NaClO体系氧化制备高取