[发明专利]改性木质素纳米纤维素及其制备方法和应用、包含其的改性砂浆

说明书

本发明提供了一种改性木质素纳米纤维素及其制备方法和应用、包含其的改性砂浆，所述改性木质素纳米纤维素为羧基官能化木质素纳米纤维素。本发明提供的羧基官能团化木质素纳米纤维素带有的羧基基团可以提高有机化合物和无机材料的吸附性，同时木质素纳米纤维素带有的木质素具有表面活性剂的作用，可以提高纤维素和无机材料的作用效果，提高纳米纤维素在无机基材中的分散性。

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种改性木质素纳米纤维素及其制备方法和应用、包含其的改性砂浆。

背景技术

随着国家对环保监管力度的增强以及人们对健康、安全生活品质的日益提高，建筑行业也逐渐向环保、安全、节能减排方向发展，对承重用的混凝土、砂浆的性能要求越来越高，使砂浆、混凝土搅拌面临新的挑战。

木质素纤维素是丰富的天然可再生的生物高分子材料，它广泛分布在高等植物中，除此之外还存在于海洋动物、藻类、细菌、真菌及无脊椎动物中。木质素纤维素经过机械剪切及化学作用，使木质素纤维素纤维横向分解为其子结构纳米单元，产生木质素纳米纤维素。由于其具有高模量、可再生等特点，近年来其制备及应用成为热点；其在行业内的应用，也是在不断的探索。

CN107473659A公开了一种改性纤维素纳米晶增强水泥净浆材料及其制备方法，所述改性纤维素纳米晶类增强水泥净浆材料含有纤维素纳米晶衍生物；所述纤维素纳米晶衍生物的制备方法为：将纤维素纳米晶超声分散于水中得到纤维素纳米晶分散液，然后将TEMPO和NaBr溶于水中得到的水溶液逐滴加入到CNC分散液中，再缓慢滴加NaClO溶液，室温下反应3h，反应期间用NaOH溶液调节反应液pH值为10.0，加入乙醇停止反应，然后加入HCl溶液调节反应液pH值为5.0-6.0，搅拌反应30min，再经离心洗涤、干燥得到羧基化纤维素纳米晶。该专利采用的原材料是TEMPO和NaBr氧化剂价格昂贵，且该氧化反应只能发生在纤维素单元的伯羟基位置，不能在纤维素单元的两个仲羟基位置氧化，羧基取代度较低；同时该反应的过程较为繁琐，不利于生产过程的控制。另一方面，该专利采用的纤维素纳米晶，它是由木质素纳米纤维素经过漂白脱去木质素，然后再进行酸化分解除去纤维素的非晶区得到，制备过程复杂，成本高，导致最后制备的这种改性纤维素纳米晶的成本高昂，不利于其在建筑行业的推广应用。CN105174768A公开了一种纳米纤维素纤维增强水泥基材料，在所述的水泥基材料中含有纳米纤维素纤维组分，在该专利中，纳米纤维素纤维提高了水泥浆体的水化度、延缓水泥凝固时间，但是其对于纳米纤维素纤维的制备较复杂，不利于进行工业应用。

因此，需要开发一种制备方法简单、成本较低的纳米纤维素的改性方法及将其应用于砂浆中具有较好的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性木质素纳米纤维素及其制备方法和应用、包含其的改性砂浆。本发明提供的改性木质素纳米纤维素带有的羧基基团较多，并且木质素纳米纤维素不需要除去木质素，可以节约成本。本发明提供的改性浆料具有较高的保水性和抗压强度。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种改性木质素纳米纤维素，所述改性木质素纳米纤维素为羧基官能化木质素纳米纤维素。

本发明提供的羧基官能团化木质素纳米纤维素带有的羧基基团可以提高有机化合物和无机材料的吸附性，同时木质素纳米纤维素带有的木质素具有表面活性剂的作用，可以提高纤维素和无机材料的作用效果，提高纳米纤维素在无机基材中的分散性。

优选地，所述木质素纳米纤维素的直径为8-60nm，长径比为10-200。

优选地，在所述木质素纳米纤维素中，所述木质素的含量为20-27wt％，例如21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％、26wt％等。

第二方面，本发明提供了根据第一方面所述的改性木质素纳米纤维素的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：