[发明专利]具有高热稳定性的改性纤维素纳米晶及其制备方法

说明书

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种具有高热稳定性的改性纤维素纳米晶及其制备方法。本发明先将硝酸钴、氨基三亚甲基磷酸与纤维素纳米晶分散液混合均匀，然后将其置于反应釜中，加热进行溶剂热反应，随后冷却至室温、离心分离、洗涤、干燥，得到改性纤维素纳米晶。所制备得到的改性纤维素纳米晶不仅具有高的热稳定性，还具有优异的氨气响应性能、抗菌性能和紫外线吸收性能，且制备工艺简单、环保、成本低廉，且适于放大生产，在气体传感、环境安全、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种具有高热稳定性的改性纤维素纳米晶及其制备方法。

背景技术

纤维素纳米晶(CNCs)是从天然纤维中提取出的一种纳米级的纤维素，具有来源丰富、可再生、易降解、无毒性以及优良的力学性能、光学性能等优点，因而其作为填充物被广泛应用到复合材料领域。目前含有纤维素纳米晶的复合材料已经被广泛地用于包装、工程塑料、生物医学工程、3D打印等多个领域中。然而，纤维素纳米晶的热稳定性能较差，这不利于其与聚合物基体的熔融共混以及所制得复合材料产品的性能。值得一提的是，纤维素纳米晶表面含有大量的羟基，易于对其进行改性，因而有望提高纤维素纳米晶的热稳定性、并赋予其一些特定的功能性(如氨气响应、抗菌功能与紫外线吸收等)。开发简单经济的方法来制备具有高热稳定性的、优异功能性的改性纤维素纳米晶，具有广阔的应用前景。

发明内容

基于上述背景，本发明提供一种具有高热稳定性的改性纤维素纳米晶及其制备方法。本发明提供的改性纤维素纳米晶，不仅具有高的热稳定性，还具有优异的氨气响应性能、抗菌性能和紫外线吸收性能，且制备工艺简单、环保、成本低廉，且适于放大生产。

本发明技术方案：

一种具有高热稳定性的改性纤维素纳米晶的制备方法，包括如下步骤：

(1)将纤维素纳米晶分散于去离子水和DMF的混合溶剂中，搅拌10min混合均匀后，再加入硝酸钴，搅拌30min，得到均匀的分散液，然后将氨基三亚甲基磷酸加入到上述分散液中，搅拌40min混合均匀，得到反应混合液；

(2)将步骤(1)所得的反应混合液置于反应釜中，加热进行溶剂热反应，随后冷却至室温、离心分离、洗涤、干燥，即得到具有高热稳定性的改性纤维素纳米晶。

优选的，所述步骤(1)中纤维素纳米晶、硝酸钴、氨基三亚甲基磷酸、去离子水、DMF的质量比为4：6：4：100：665。

优选的，所述步骤(2)中溶剂热反应温度为140℃、反应时间为24h。

上述的方法制备的具有高热稳定性的改性纤维素纳米晶。

本发明具有的有益效果：

本发明所制备得到的改性纤维素纳米晶，不仅具有高的热稳定性，还具有优异的氨气响应性能、抗菌性能和紫外线吸收性能，且制备工艺简单、环保、成本低廉，且适于放大生产，在气体传感、环境安全、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明制备的改性纤维素纳米晶的扫描电镜图；

图2为未改性的纤维素纳米晶以及本发明制备的改性纤维素纳米晶的红外光谱图；

图3为本发明制备的改性纤维素纳米晶对大肠杆菌的抑菌圈抗菌活性实验照片；

图4为本发明制备的改性纤维素纳米晶对金黄色葡萄球菌的抑菌圈抗菌活性实验照片；

图5为未改性的纤维素纳米晶以及本发明制备的改性纤维素纳米晶水分散液的紫外可见光谱图。

具体实施方式