本發(fā)明屬于一種納米纖維素的化學(xué)改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種使用L-蘋果酸對(duì)納米纖維素進(jìn)行酯化改性的方法

背景技術(shù)：

納米纖維素的直徑介于1到100nm之間，是無嗅無味的白色粉末狀晶體。和纖維素一樣不溶于水和大多數(shù)的有機(jī)溶劑，在水中可以分散呈懸浮液。納米纖維素不僅具有纖維素的結(jié)構(gòu)特征和性能，而且具有密度小、結(jié)晶度高、力學(xué)性能優(yōu)異、比表面積巨大、獨(dú)特的光學(xué)特性、高保水性、軸向上的低熱膨脹系數(shù)、綠色環(huán)保、可再生的特性。由于納米纖維素具有這些優(yōu)異的特性，使得納米纖維素在精細(xì)化工、生物、醫(yī)療、食品包裝、食品添加劑等許多方面都有著潛在的應(yīng)用前景。

對(duì)于納米復(fù)合材料產(chǎn)品來說，納米纖維素也存在一些缺點(diǎn)和挑戰(zhàn)。例如難以進(jìn)行常規(guī)表征，在其含量非常低時(shí)，它是以凝膠狀結(jié)構(gòu)存在，在進(jìn)行大批量生產(chǎn)時(shí)，其產(chǎn)品的價(jià)格比較高，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化，由于氫鍵作用也很容易團(tuán)聚，產(chǎn)品比較容易受潮，與疏水性聚合物不相容等缺點(diǎn)。為了克服這些問題，自從二十世紀(jì)九十年代以來，世界范圍內(nèi)的學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了深入的研究。目前關(guān)于納米纖維素的改性方法主要有非共價(jià)鍵表面改性、酯化改性、硅烷化改性、陽離子改性、接枝共聚改性等。

酯化改性是納米纖維素化學(xué)改性的一種重要方法，人們對(duì)提高酯化改性的取代度、增加酯化效率、化學(xué)反應(yīng)過程的綠色化以及制備新型的酯化改性纖維素等做了許多工作。近年來，由于人們的衛(wèi)生安全意識(shí)提高，以及植物學(xué)和生物工程的發(fā)展，將植物提取物用于化學(xué)改性的研究和應(yīng)用逐漸增多。

本發(fā)明提供的是一種L-蘋果酸酯化納米纖維素的制備方法。蘋果酸存在于蘋果、山楂和葡萄等果實(shí)中，是一種可食用性的羧酸，是一種食品添加劑；由于其分子結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)羧基一個(gè)羥基，具有很好的抗氧化能力和保鮮作用，因此也可以用于食品保鮮；不僅如此，而且它在醫(yī)藥、化工和日化等行業(yè)中都有很好的應(yīng)用。

本發(fā)明提供的技術(shù)采用一步法，工藝簡單，反應(yīng)條件相對(duì)比較溫和，同時(shí)在反應(yīng)過程中無有毒溶劑的加入，綠色環(huán)保，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，為其在生物、醫(yī)療、化妝品、食品包裝、食品添加劑等領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了可能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種L-蘋果酸酯化納米纖維素的制備方法，工藝簡單，可操作性強(qiáng)，可用于工業(yè)化生產(chǎn)。所得酯化納米纖維素經(jīng)進(jìn)一步加工后，可用于生物、醫(yī)療、化妝品、食品包裝、食品添加劑等領(lǐng)域。

為達(dá)到上述技術(shù)目的，一種L-蘋果酸酯化納米纖維素的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)制備L-蘋果酸酯化納米纖維素：取出1～2g納米纖維素于單口燒瓶中，并對(duì)其進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱到110℃后，向其中加入10～15g L-蘋果酸,并加入0.1～0.5g的催化劑，繼續(xù)進(jìn)行加熱反應(yīng)，反應(yīng)6～10h后，即得到L-蘋果酸酯化納米纖維素；

(2)提純L-蘋果酸酯化納米纖維素：將(1)中得到的L-蘋果酸酯化納米纖維素用去離子水進(jìn)行離心洗滌。

所述步驟(1)中的納米纖維素是酸解法納米纖維素、堿法納米纖維素、機(jī)械法納米纖維素、生物酶法納米纖維素以及細(xì)菌納米纖維素中的一種或幾種；

所述步驟(1)中的催化劑是一水合硫酸氫鈉、硫酸氫鉀和對(duì)甲苯磺酸中的一種。

本發(fā)明的有益效果是：

該方法操作簡單，反應(yīng)條件相對(duì)比較溫和，同時(shí)在反應(yīng)過程中無有害溶劑的加入，綠色環(huán)保，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，在反應(yīng)過程中對(duì)納米纖維素的結(jié)構(gòu)特征也沒有造成破壞，所得酯化納米纖維素經(jīng)進(jìn)一步加工后，可用于生物、醫(yī)療、化妝品、食品包裝、食品添加劑等領(lǐng)域。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明

實(shí)施例1

(1)制備L-蘋果酸酯化納米纖維素：取出1g酸解法納米纖維素于單口燒瓶中，并對(duì)其進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱到110℃后，向其中加入10g L-蘋果酸,并加入0.1g的一水合硫酸氫鈉，繼續(xù)進(jìn)行加熱反應(yīng)，反應(yīng)8h后，即得到L-蘋果酸酯化納米纖維素。

(2)提純L-蘋果酸酯化納米纖維素：將(1)中得到的L-蘋果酸酯化改性的納米纖維素用去離子水進(jìn)行離心洗滌三次來除去未反應(yīng)的L-蘋果酸，每次都保持轉(zhuǎn)速為8000r/min離心5min。

實(shí)施例2

(1)制備L-蘋果酸酯化納米纖維素：取出1g細(xì)菌納米纖維素于單口燒瓶中，并對(duì)其進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱到110℃后，向其中加入12g L-蘋果酸,并加入0.1g的一水合硫酸氫鈉，繼續(xù)進(jìn)行加熱反應(yīng)，反應(yīng)8h后，即得到L-蘋果酸酯化納米纖維素。

(2)提純L-蘋果酸酯化納米纖維素：將(1)中得到的L-蘋果酸酯化改性的納米纖維素用去離子水進(jìn)行離心洗滌三次來除去未反應(yīng)的L-蘋果酸，每次都保持轉(zhuǎn)速為8000r/min離心5min。

實(shí)施例3

(1)制備L-蘋果酸酯化納米纖維素：取出1g機(jī)械法納米纖維素于單口燒瓶中，并對(duì)其進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱到110℃后，向其中加入15g L-蘋果酸,并加入0.2g的一水合硫酸氫鈉，繼續(xù)進(jìn)行加熱反應(yīng)，反應(yīng)7h后，即得到L-蘋果酸酯化納米纖維素。

(2)提純L-蘋果酸酯化納米纖維素：將(1)中得到的L-蘋果酸酯化改性的納米纖維素用去離子水進(jìn)行離心洗滌三次來除去未反應(yīng)的L-蘋果酸，每次都保持轉(zhuǎn)速為8000r/min離心5min。

實(shí)施例4

(1)制備L-蘋果酸酯化納米纖維素：取出1.5g機(jī)械法納米纖維素于單口燒瓶中，并對(duì)其進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱到110℃后，向其中加入15g L-蘋果酸,并加入0.2g的對(duì)甲苯磺酸，繼續(xù)進(jìn)行加熱反應(yīng)，反應(yīng)6h后，即得到L-蘋果酸酯化納米纖維素。

(2)提純L-蘋果酸酯化納米纖維素：將(1)中得到的L-蘋果酸酯化改性的納米纖維素用去離子水進(jìn)行離心洗滌三次來除去未反應(yīng)的L-蘋果酸，每次都保持轉(zhuǎn)速為8000r/min離心5min。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1中L-蘋果酸酯化納米纖維素后的傅立葉紅外光譜(FT-IR)圖

以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。