堿預處理對制備微晶纖維素的影響

樊茹

摘 要：微晶纖維素（Microcrystalline cellulose，MCC）作為一種非常重要的纖維素類功能材料，目前已被廣泛應用在醫藥、食品、化工等工業領域。鑒于此，本文對堿預處理對制備微晶纖維素的影響進行了分析，以供參考。

關鍵詞：堿預處理;微晶纖維素;影響

引言

纖維素（CNC）是由纖維素二糖通過β-1，4-糖苷鍵連接而成的線性高分子，是自然界中大量存在的一種多糖。CNC是可再生的天然高分子聚合物，近年來被廣泛應用，尤其是作為填料用于高分子基復合材料中。CNC經過處理可得到微晶纖維素（MCC）和納米微晶纖維素（NCC）。

1微晶纖維素概述

微晶纖維素是一種由β-1，4葡萄糖苷鍵連接的直鏈多糖，是纖維素水解至極限聚合度的產物。其雖既不溶于水、稀酸，也不溶于油脂等有機溶劑，但能在稀堿溶液中部分潤漲、溶解，能發生具有較高反應性能的乙酰化、脂化、羧甲基化等反應，在化學改性方面具有很大的應用價值。由于微晶纖維素具極低的聚合度、較大的比表面積、疏松的結構等特點，因此被廣泛使用在紙制品、化妝品、醫藥、革制品、食品等領域。

2實驗

2.1材料與試劑

針葉木溶解漿，湖南省某漿板廠;質量分數37%濃鹽酸，濟南市永茂化工有限公司;氫氧化鈉，分析純，天津市大茂化學試劑廠。表1為針葉木溶解漿的質量指標。

2.2主要設備和儀器

DL-6175BL型開煉機，東莞寶輪精密檢測儀器有限公司產品;VC-150T-3-FTMO-3-RT型真空平板硫化機，佳鑫電子設備科技（深圳）有限公司產品;MDR2000型硫化儀，美國阿爾法科技有限公司產品;GT-GS-MB型邵爾硬度計，中國臺灣高鐵檢測儀器有限公司產品;AT-7000S型電子拉力試驗機，德國Zwick公司產品;UltimaI型X射線衍射（XRD）儀，日本Rigaku公司產品;JSM-7500F型掃描電子顯微鏡（SEM），日本電子株式會社產品。

2.3方法

（1）山葡萄梗微晶纖維素的制備工藝流程

山葡萄梗→預處理→堿處理→乙醇硝酸提取→H2SO4處理→洗滌→漂白→干燥→山葡萄梗微晶纖維素

（2）山葡萄梗微晶纖維素的制備操作要點

將山葡萄梗用蒸餾水洗滌，于75℃烘干，研磨，過40目篩;取一定量的山葡萄梗，按液料比30︰1（mL/g）加入質量分數為3%的NaOH溶液，于60℃水浴90min，抽濾、水洗至中性;按液料比22︰1（mL/g）加入體積比為5︰1的乙醇硝酸混合液，在90℃回流3h，過濾、水洗至中性;按液料比30︰1（mL/g）加入3%硫酸溶液，微沸回流30min，冷卻后過濾，水洗至中性;按照液料比20︰1（mL/g）加入6%的次氯酸鈉溶液，于60℃漂白處理1h，抽濾，水洗至中性，放入75℃恒溫干燥箱中10h，得到山葡萄梗微晶纖維素。

2.4微晶纖維素的鑒定方法

1）鎘乙二胺溶液的配制。量取480mL蒸餾水，加入到1000mL燒杯中，再量取220mL的乙二胺加入此燒杯中混合;然后加入54g氧化鎘（CdO），將混合物進行冰水浴磁力攪拌1h，并將制得的溶液放入冰箱中保存過夜。取出溶液后在25℃（室溫）條件下放置1～2h;隨后離心過濾去除白色沉淀，得到清亮的鎘乙二胺溶液。

2）微晶纖維素含量測定。微晶纖維素是由β-1，4葡萄糖苷鍵連接的一種直鏈多糖，是纖維素水解至極限聚合度的產物，極限聚合度在15～375之間。微晶纖維素有3個主要的基本特征：平均聚合度達到極限聚合度值;具有纖維素I的晶格特征;具有極強的吸水性，且在水介質中經強力剪切作用后具有生成膠的能力。只有同時具有這3個基本特征，纖維素的水解產物才是微晶纖維素。

準確稱取0.25g玉米秸皮微晶纖維素樣品，將其放入到250mL的燒杯中，量取50mL去離子水加入到錐形瓶中，再量取配置好的重鉻酸鉀溶液50mL加入其中，搖晃使其混勻;然后量取100mL配置好的硫酸溶液加入到此燒杯，迅速加熱使溶液沸騰，然后放置，冷卻到室溫;再將此溶液轉移到500mL容量瓶中，加水至容量瓶刻度線，搖晃混勻。量取50mL配置好的溶液放入到100mL燒杯中，向此燒杯中滴加3滴配置好的鄰二氮菲指示液，然后滴定硫酸亞鐵銨滴定液（濃度為0.1mol/L），并將滴定結果用空白試驗校正[13]。每1mL硫酸亞鐵銨滴定液（濃度為0.1mol/L）相當于0.675mg的微晶纖維素[14]。滴定過程中顏色由橘紅色到淺黃色，再突變到亮綠色即為終點。微晶纖維素含量的計算見式（1）

式中：c為硫酸亞鐵銨溶液的濃度（mol/L）;V1為空白試驗硫酸亞鐵銨溶液的體積（mL）;V1為微晶纖維素樣品的硫酸亞鐵銨用量（mL）;m為樣品質量（g）;1mL濃度為0.1mol/L的硫酸亞鐵銨溶液中的微晶纖維素質量為0.675g。

3結果與分析

（1）山葡萄梗微晶纖維素的色度

山葡萄梗微晶纖維素的色度見表1。由表1可知，山葡萄梗微晶纖維素的L值、a值、b值和ΔE值分別為84.36，0.89，17.14和20.67。與山葡萄梗相比，山葡萄梗微晶纖維素的L值增大，a值、b值和ΔE值降低，說明山葡萄梗微晶纖維素比山葡萄梗更加潔白，呈白色花粉狀。

4結論

（1）堿預處理使得纖維素纖維吸水潤脹，纖維平均寬度增加。在NaOH質量分數為9%時，纖維平均寬度從未預處理時的29.2μm增加到31.2μm。

（2）在保證晶型不變的前提下，隨著預處理NaOH質量分數增大，相同酸水解條件下制備的MCC平均粒徑變小，粒徑分布更加集中;NaOH質量分數為9%時，預處理后制得的MCC平均粒徑最小，平均粒徑由未預處理時的52.1μm降低至41.8μm，粒徑減小了19.8%，粒徑均一性提高。

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