一种纤维素超细纤维及其制备方法和用途

本发明属于天然高分子材料及其加工，具体涉及一种纤维素超细纤维及其制备方法和用途。

背景技术：

1、纤维素是植物的主要成分，由于其来源广泛、价格低廉，且具有生态友好的特性而被广泛关注和研究。由于纤维素分子间普遍存在强的氢键相互作用，导致其在大多数常见溶剂中都不易溶解，这使得纤维素材料的加工变得困难。离子液体、氢氧化钠(naoh)/尿素等新型绿色纤维素溶剂的出现为纤维素微纳米纤维的制备创造了机会。以上述溶剂为基础，常见的高分子微纳米纤维制备技术诸如静电纺丝、离心纺丝、接触纺丝等均可以用来制备纤维素超细纤维，但上述方法目前均面临着生产效率低、产品均一性差等问题。

技术实现思路

1、为了改善现有技术的不足，本发明提供一种纤维素超细纤维及其制备方法和用途，本发明结合离子液体等新型溶剂和同轴气流纺丝技术，实现了纤维素超细纤维的可控均一制备，并进一步结合超声雾化工艺，获得的超细纤维的直径均匀性更高，超细纤维的截面圆度更高；所述纤维素超细纤维的制备方法具有生产效率高、制备成本低、制备的超细纤维的均一性(纤维素纤维的直径均匀性高，纤维素纤维的截面的圆度高)好、易于实现工业化等优势。

2、本发明目的是通过如下技术方案实现的：

3、一种纤维素超细纤维，所述纤维素超细纤维的平均直径在10μm以下。

4、本发明还提供一种纤维素超细纤维的制备方法，所述方法包括如下步骤：

5、(1)将纤维素分散于纤维素溶剂体系中，得到纤维素溶液；

6、(2)将步骤(1)的纤维素溶液经同轴气流吹塑成型后，先进行雾化处理，随后在反溶剂中再生，干燥，得到纤维素超细纤维。

7、本发明提供由上述方法制备得到的纤维素超细纤维。

8、本发明还提供上述纤维素超细纤维的用途，其用于医药领域、化妆品领域、过滤领域、吸附领域、电池领域等。

9、优选地，用于医用防护材料、高吸水面膜材料、过滤材料、吸水材料、吸油材料、电池隔膜材料等。

10、本发明的有益效果：

11、本发明提供了一种纤维素超细纤维及其制备方法和用途。研究发现，静电纺丝、离心纺丝、接触纺丝等纺丝技术仅适合实验室小规模制备，目前尚无成熟的工业化生产设备，在众多高分子微纳米纤维的制备技术中，熔喷或溶喷气流纺丝技术是最为成熟的高分子超细纤维制备技术，但上述气流纺丝技术在针对纤维素尚无成熟方案或经验，其对应纺丝工艺和纺丝设备(纺丝喷头)难以直接移植到纤维素超细纤维的制备过程中，本发明设计了一种同轴气流纺丝喷头，实现了纤维素超细纤维的可控制备。并进一步结合超声雾化工艺，获得的超细纤维的直径均匀性更高，超细纤维的截面圆度更高；所述纤维素超细纤维的制备方法具有生产效率高、制备成本低、制备的超细纤维的均一性(纤维素纤维的直径均匀性高，纤维素纤维的截面的圆度高)好、易于实现工业化等优势。

技术特征：

1.一种纤维素超细纤维，其特征在于，所述纤维素超细纤维的平均直径在10微米以下。

2.根据权利要求1所述的纤维素超细纤维，其特征在于，所述纤维素超细纤维的直径包括2～4微米、4～6微米、6～8微米或8～10微米中的至少一种。

3.权利要求1或2所述的纤维素超细纤维的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在喷头组件中完成同轴气流吹塑成型过程，其中所述喷头组件可以是同轴型喷头组件，也可以是双槽型喷头组件。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述雾化处理是在超声雾化单元中进行的。

6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法是在纤维制备用一体化多功能装置中完成的；

7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述同轴型喷头组件包括结构a、结构b、结构c和结构d；

8.根据权利要求3-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还任选包括：

9.根据权利要求1或2所述的纤维素超细纤维，其是通过权利要求3-8任一项所述方法制备得到的。

10.权利要求1-2和9任一项所述的纤维素超细纤维的用途，其用于医药领域、化妆品领域、过滤领域、吸附领域或电池领域。

技术总结本发明提供了一种纤维素超细纤维及其制备方法和用途。所述纤维素超细纤维的平均直径在10微米以下。本发明设计了一种同轴气流纺丝喷头，实现了纤维素超细纤维的可控制备。并进一步结合超声雾化工艺，获得的超细纤维的直径均匀性更高，超细纤维的截面圆度更高；所述纤维素超细纤维的制备方法具有生产效率高、制备成本低、制备的超细纤维的均一性(纤维素纤维的直径均匀性高，纤维素纤维的截面的圆度高)好、易于实现工业化等优势。技术研发人员：田卫国,温朝俊,许展,张军,张晓程受保护的技术使用者：中国科学院化学研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/12