一种具有抗菌性的纳米纤维素的制备方法
阅读说明：本技术 一种具有抗菌性的纳米纤维素的制备方法 (Preparation method of antibacterial nanocellulose ) 是由 李营战 陈心怡 唐峰 余厚咏 于 2020-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种具有抗菌性的纳米纤维素的制备方法。本方法利用过氧化氢热氧化处理技术,将天然生物质中的木质素、半纤维素果胶等杂质除去的同时,将纤维素分子束中无定形β-d-葡萄糖环之间的1→4糖苷键断裂,制备直径在纳米范围内的纳米纤维素。同时,将纤维素中的部分羟基氧化成羧基。由于纤维素表面具有大量功能性基团,生物质含有的抗菌成分会通过分子间作用力、氢键或共价键方式,接枝到纳米纤维素的表面,赋予其抗菌性能。该方法制备的纳米纤维素不但具有优异的抗菌性能和良好的有机溶剂分散稳定性；且制备流程简单,绿色无污染,成本低且利于工业化。该材料在抗菌复合材料领域中有广阔的应用前景。(The invention provides a preparation method of antibacterial nanocellulose. The method utilizes a hydrogen peroxide thermal oxidation treatment technology to remove impurities such as lignin, hemicellulose pectin and the like in natural biomass, and simultaneously breaks 1 → 4 glycosidic bonds between amorphous beta-d-glucose rings in cellulose molecular bundles to prepare the nano cellulose with the diameter in a nano range. At the same time, part of the hydroxyl groups in the cellulose are oxidized to carboxyl groups. Because the surface of the cellulose has a large number of functional groups, the antibacterial components contained in the biomass can be grafted to the surface of the nanocellulose in the modes of intermolecular force, hydrogen bonds or covalent bonds, and the antibacterial performance is endowed. The nano-cellulose prepared by the method not only has excellent antibacterial performance and good dispersion stability of the organic solvent; and the preparation process is simple, green, pollution-free, low in cost and beneficial to industrialization. The material has wide application prospect in the field of antibacterial composite materials.)
技术领域
本发明涉及一种纳米纤维素的制备方法，特别涉及抗菌性纳米纤维素的制备方法，属于高分子材料制备领域。
背景技术
2019年年底大规模爆发的冠状病毒，成为人类历史上致死率最多的流行病之一。直接传播、气溶胶传播和接触传播是新冠肺炎的主要传播途径，而抗菌则成为疫情期间的热门话题。由于纳米纤维素的高比表面积、生物相容性、生物可降解性等优势，被广泛用于与抗菌材料结合起来做伤口敷料、抗菌喷雾、包装材料、药物载体等领域。
目前，大多数具有抗菌性的纳米纤维素由有毒的重金属离子合成的且制备过程繁琐。Jatoi Abdul Wahab在Materials Science and Engineering: C上发表的《Acomparative study on synthesis of AgNPs on cellulose nanofibers by thermaltreatment and DMF for antibacterial activities》文章(Materials Science andEngineering: C, 2019, 98: 1179-1195.)介绍了通过在纤维素纳米纤维上生成纳米银在抗菌领域的应用。但是纳米银高成本、高暴露性、以及有人体安全和健康的潜在风险，制约了其在抗菌喷雾领域中的应用。
目前纳米纤维素制备主要通过强酸水解、酶解和碱水解等方法制备纳米纤维素。虽然目前通过这些方法都已经成功制备包括纤维素纳米线（cellulose nanofibers,CNFs）、纤维素纳米晶（cellulose nanocrystals，CNCs）和再生纤维素（Regeneratedcellulose）在内的纳米级纤维素（nanocellulose）。但是这些方法使用的纳米纤维素存在制备产率低、耐热性差和有机溶剂分散性差等缺点，造成大量环境污染，限制了其大规模生产。因此需要开发一种绿色环保的方法制备可在有机溶剂中具有良好分散性能的纳米纤维素。
因此本发明以含有抗菌成分的天然纤维为原料，通过过氧化氢热氧化法，将天然生物质中的木质素、半纤维素果胶等杂质除去的同时，将纤维素分子束中无定形β-d-葡萄糖环之间的1→4糖苷键断裂，制备直径在纳米范围内的纳米纤维素。同时，将纤维素中的部分羟基氧化成羧基。由于纤维素表面具有大量功能性基团，生物质含有的抗菌成分会通过分子间作用力、氢键或共价键方式，接枝到纳米纤维素的表面，赋予其抗菌性能。