一种疏水改性木质纤维素纳米纤丝及其制备方法

1.本发明属于纤维素纳米材料技术领域，具体涉及一种疏水改性木质纤维素纳米纤丝及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，因木材资源日渐短缺，开发甘蔗渣、麦秆和竹屑等非木材资源成为人们关注的热点。甘蔗渣是甘蔗经过粉碎、提取蔗汁后留下的纤维性残渣，其产量高，是重要的可再生植物资源，但甘蔗渣中只有一小部分被用于造纸，大部分被用作燃料，造成资源浪费。甘蔗渣中含有大量的纤维素，若能从中提取纤维素并加以利用，将符合国家可持续发展的要求。
3.纤维素纳米纤丝(cellulose nanofibrils，cnfs)，是纤维素经化学法、机械法、生物等加工方法制成的高分子材料，其宽度为纳米级(《100nm)，直径超过500nm。纤维素纳米纤丝可由多种来源获得，如木材、蔗渣、棉花、洋麻、稻壳秸秆、海藻和毛竹等，但存在着纤维素的提取过程复杂、污染大、能耗高以及纤维素链之间容易团聚等缺点。目前，木质纤维素纳米纤丝(lignin-containing cellulose nanofibrils，lcnfs)由于不需要完全去除半纤维素和木质素，具有制备过程简单，污染较小，能耗低等优点，逐渐受到人们的关注。因木质纤维素纳米纤丝中含有一定量的木质素，具有一定的疏水性，可以减少纤维素纤丝之间的团聚现象，同时，纳米纤维素结构中存在的大量羟基和氢键使其表现出极强的亲水性，这导致其在非水介质和聚合物中的分散性较差，从而易发生团聚现象，大大影响了纳米纤维素在疏水材料方面的应用，因此，对木质纤维素纳米纤丝进行疏水改性是非常有必要的。
4.甘蔗渣中含有大量的纤维素、半纤维素和木质素，其中木质素和半纤维素充当了纤维素之间的粘结剂和增强剂，其复杂的结构阻碍了纤维素纳米纤丝的形成。因此，去除甘蔗渣里面的半纤维素和木质素就显得尤为重要。目前，主要是利用酸法、碱法以及氧化法来去除里面的半纤维素和木质素，大部分采用的都是强酸、强碱以及强氧化剂，对设备腐蚀比较严重，而且会对环境造成很大的污染。例如，公开号cn109868667a公开了一种含木质素纳米纤维素纤丝的制备方法，其利用naoh进行预处理，除去半纤维素，然后将亚氯酸钠、冰醋酸和蒸馏水配置成水溶液来去除木质素，最后进行酶处理，来制备木质纤维素纳米纤丝。公开号cn114481658a公开了一种以甘蔗渣为原料的纳米纤维素的可控制备方法，其利用naoh、tempo氧化来去除甘蔗渣里面的半纤维素和木质素，然后进行破壁处理来制备纳米纤维素。以上制备工艺中，制备的纳米纤维素性能良好，但是提取纤维素的工艺流程复杂，而且所用的试剂对环境的污染大，不符合国家可持续发展的要求。
5.目前制备木质纤维素纳米纤丝的方法主要包括化学法(例如，酸水解、碱水解、tempo氧化等)、机械法(例如，高压均质、超声波等)。一般化学法与机械法结合起来制备木质纤维素纳米纤丝，这样不仅可以减少化学药品的用量，而且可以降低机械解纤所需的能量。但同时也存在一些问题，化学法常用的试剂包括硫酸、盐酸、氢氧化钠以及tempo等，这些试剂难以回收，对环境的污染严重。目前机械法采用最多的是，利用高压均质机对纤维素
进行解纤，解纤效果好，尺寸均匀，但是一般需要多次反复均质，才能达到纳米纤维素的要求。该方法存在着能耗较高、管路容易堵塞以及对设备的损坏严重等问题。
6.近年来，一种绿色可持续的新型溶剂—低共熔溶剂(deep eutectic solvent，des)这种溶剂主要由氢键供体和氢键受体组成，具有许多优异的性能(如：良好的溶解性、低熔点以及电化学特性等特点)，通过简单的加热即可制备。目前将氯化胆碱作为氢键受体，乙二醇作为氢键供体，来制备二元低共熔溶剂，能够很好地润胀纤维素，但是去除甘蔗渣中的半纤维素和木质素的效果较差，提取出的纤维素含量较低。
7.因此，有必要研究出一种制备工艺简单、绿色环保，产品中纤维素含量高且分散性好的疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备方法。


技术实现要素：

8.针对以上问题，本发明提供一种疏水改性木质纤维素纳米纤丝及其制备方法，通过机械活化-低共熔溶剂处理提取出木质纤维素，并结合柠檬酸酸解-超声法协同制备出木质纤维素纳米纤丝，再对木质纤维素纳米纤丝进行疏水改性，制得疏水改性木质纤维素纳米纤丝，产品中纤维素含量高、分散性好，且该制备工艺简单、绿色环保，符合绿色化学生产要求。
9.本发明通过以下技术方案实现：
10.一种疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备方法，包括以下步骤：
11.(1)甘蔗渣预处理：将甘蔗渣进行粉碎、过筛，在得到的甘蔗渣粉末中加入水进行搅拌，然后经过干燥、球磨，得到预处理后的甘蔗渣；
12.(2)木质纤维素提取：将氯化胆碱和乙二醇混合后进行加热，然后加入预处理后的甘蔗渣和稀盐酸进行搅拌，反应结束后，经过洗涤、离心，得到含木质纤维素的混合物；
13.(3)木质纤维素纳米化：将柠檬酸溶液、fecl3·
6h2o与含木质纤维素的混合物混合后进行反应，反应结束后，经过洗涤、离心，再加入水进行超声处理，然后去除下层沉淀，得到木质纤维素纳米纤丝悬浮液；
14.(4)木质纤维素纳米纤丝疏水改性：将木质纤维素纳米纤丝悬浮液进行冷冻干燥，将所得的干燥后的木质纤维素纳米纤丝与十六烷基三甲氧基硅烷、水进行混合，密封后置于烘箱中进行硅烷化，反应结束后，经过真空干燥，得到疏水改性木质纤维素纳米纤丝。
15.作为技术方案的优选，步骤(2)中，所述稀盐酸的浓度为1～5％。
16.作为技术方案的优选，步骤(2)中，所述预处理后的甘蔗渣与氯化胆碱、乙二醇的质量比为1:25～30:15～20；所述预处理后的甘蔗渣与稀盐酸的质体比为1g:4～6ml。
17.作为技术方案的优选，步骤(2)中，所述搅拌为于温度100～120℃、转速180～200r/min下搅拌2～2.5h。
18.作为技术方案的优选，步骤(3)中，所述柠檬酸溶液与fecl3·
6h2o的比例为50ml:0.001～0.01g。
19.作为技术方案的优选，步骤(3)中，所述反应的温度为45～50℃，时间为1～1.2h。
20.作为技术方案的优选，步骤(4)中，所述十六烷基三甲氧基硅烷与水的体积比为1.5～2:1。
21.作为技术方案的优选，步骤(4)中，所述硅烷化的温度为150～160℃，时间为1.5～
2h。
22.作为技术方案的优选，步骤(1)中，所述干燥的温度为80～90℃，时间为7～8h；所述球磨的功率为170～180w，时间为0～40min。
23.本发明制得的疏水改性木质纤维素纳米纤丝中纤维素的含量大于80％，直径小于100nm，长度为10～50μm，长径比为120～500，水接触角为125～130.4
°
。
24.本发明制备疏水改性木质纤维素纳米纤丝的原理：
25.本发明首先对甘蔗渣进行机械活化预处理，打破木质结构，有利于提取纤维素，然后在稀盐酸酸性环境下使用三元低共熔溶剂(氯化胆碱作为氢键受体，乙二醇和水作为氢键供体)处理甘蔗渣，去除大部分的半纤维素和木质素，再采用fecl3催化柠檬酸与纤维素上的羟基进行酯化反应，并结合超声法制备出高长径比的木质素纤维素纳米纤丝，最后将十六烷基三甲氧基硅烷作为疏水改性剂，对木质素纤维素纳米纤丝进行疏水改性，以下反应式为十六烷基三甲氧基硅烷对木质素纤维素纳米纤丝进行疏水改性的原理：
[0026][0027]
在该反应式中，由于十六烷基三甲氧基硅烷活性高，直接通过化学气相沉积法与纤维素上的羟基进行反应，进而引入烷基，达到木质素纤维素纳米纤丝疏水改性的目的。
[0028]
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：
[0029]
1、本发明通过机械活化-低共熔溶剂处理提取出木质纤维素，并结合柠檬酸酸解-超声法协同制备出木质纤维素纳米纤丝，然后对木质纤维素纳米纤丝进行疏水改性，制得的疏水改性木质纤维素纳米纤丝，产品中纤维素含量高，疏水性能强，分散性好，其中的纤维素的含量大于80％，直径小于100nm，长度为10～50μm，长径比为120～500，水接触角为125～130.4
°
。本发明的制备工艺简单、绿色环保，为从植物纤维材料中绿色提取纤维素并制备疏水改性木质纳米纤维素纤丝提供了一种新的思路。
[0030]
2、本发明通过机械活化-低共熔溶剂处理提取出木质纤维素，其中的机械活化属于物理方法，无污染，可以打破木质结构，有利于提取纤维素。本发明在二元低共熔溶剂中添加稀盐酸，形成一种新型的酸性环境下的三元低共熔溶剂，该溶剂绿色、可回收，其中的氯化胆碱作为氢键受体，乙二醇和水作为氢键供体，只需一步法可以将甘蔗渣中大部分的半纤维素和木质素去除，污染小，过程简单，其中的盐酸不仅为该溶剂提供酸性环境，且所含有的氯离子也可以有效地去除木质素，提高了纤维素的提取效果，从而使得产品中纤维素含量高。
[0031]
3、本发明结合柠檬酸酸解-超声法协同制备出木质纤维素纳米纤丝，超声法属于物理方法，无污染，超声可使得木质纤维素解纤，降低纤维素的直径，以制备木质纤维素纳米纤丝；本发明采用fecl3催化柠檬酸与纤维素上的羟基进行酯化反应，柠檬酸的酸性很弱，对纤维素的破坏作用较小，可以很大程度上保护纤维素的结构，从而提高木质纤维素纳米纤丝的产率，且使用fecl3作为催化剂，可以有效降低柠檬酸与纤维素上的羟基进行酯化反应所需的温度和时间，减少对能源的消耗，同时，柠檬酸为绿色的弱酸，减少对设备的腐蚀和对环境的污染，使得木质纤维素纳米纤丝的制备过程是绿色、环保的，符合绿色化学生产的要求。
[0032]
4、本发明对木质纤维素纳米纤丝进行疏水改性，使用十六烷基三甲氧基硅烷作为疏水改性剂，由于十六烷基三甲氧基硅烷活性高，直接通过化学气相沉积法与纤维素上的羟基进行反应，进而引入烷基，达到木质素纤维素纳米纤丝疏水改性的目的，该方法简单易行，疏水效果显著，有效减少纤维素纤丝之间的团聚现象，使得产品的分散性好，从而提高产品在疏水材料方面的应用效果。
[0033]
5、本发明以丰富的甘蔗渣作为原材料，提取里面的纤维素，为甘蔗渣的利用开辟了一个渠道，促进了甘蔗种植地区经济的可持续发展。本发明制得的疏水改性木质纤维素纳米纤丝在包装材料、造纸、水净化等领域具有极大的实际应用价值。
附图说明
[0034]
图1为实施例1中无活化的甘蔗渣、含木质纤维素的混合物、木质纤维素纳米纤丝、疏水改性木质纤维素纳米纤丝的红外光谱图。
[0035]
图2为实施例1中疏水改性木质纤维素纳米纤丝的扫描电镜图。
[0036]
图3为实施例1中疏水改性木质纤维素纳米纤丝的疏水情况图。
[0037]
图4为实施例1中疏水改性木质纤维素纳米纤丝的水接触角测试图。
[0038]
图5为对比例1、实施例1-3中含木质纤维素的混合物中纤维素含量情况图。
具体实施方式
[0039]
下面通过实施例对本发明做进一步地详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的保护范围。
[0040]
实施例1
[0041]
疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备：
[0042]
(1)甘蔗渣的预处理：从糖厂取回甘蔗渣粉碎机粉碎、过80目筛，称取甘蔗渣5g，然后加入500ml去离子水，在磁力转子搅拌器下搅拌1h，然后在80℃下干燥8h，得到预处理后的甘蔗渣；
[0043]
(2)木质纤维素提取：将30g氯化胆碱、20g乙二醇加入到圆底烧瓶中，在120℃油浴中加热15min，得到一种透明的无色液体，将1g步骤(1)中预处理后的甘蔗渣、5ml 1％稀盐酸加入到上述液体中，在120℃、200r/min下搅拌2h，反应结束后，用去离子水洗涤离心6次，得到含木质纤维素的混合物；
[0044]
(3)木质纤维素纳米化：将50ml、90wt％的柠檬酸溶液、0.01g fecl3·
6h2o以及步骤(2)中制备的含木质纤维素的混合物加入到烧杯中，在50℃下水解1h，水解结束后，加入100ml去离子水以避免过度水解，然后，再用去离子水洗涤离心12次以上，直到取上层清液的ph值为6，之后，加入100ml去离子水，在电脑微波超声波组合催化合成萃取仪中进行超声处理，超声处理的频率为25khz，输出功率为1200w，开/关脉冲为5/5s，超声总时间为60min，静置12h，然后去除下层沉淀，得到木质纤维素纳米纤丝悬浮液；
[0045]
(4)木质纤维素纳米纤丝疏水改性：将步骤(3)得到的木质纤维素纳米纤丝悬浮液进行冷冻干燥，得到干燥后的木质纤维素纳米纤丝，然后，将其与2ml的十六烷基三甲氧基硅烷以及1ml的去离子水放在500ml烧杯中进行混合，密封之后，将其放在160℃的烘箱里面进行硅烷化2h，最后，将疏水改性后的木质纤维素纳米纤丝进行真空干燥12h，以去除未反
应的十六烷基三甲氧基硅烷，得到疏水改性木质纤维素纳米纤丝。
[0046]
实施例2
[0047]
疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备：
[0048]
(1)甘蔗渣的预处理：从糖厂取回甘蔗渣粉碎机粉碎、过80目筛，称取甘蔗渣5g然后加入500ml去离子水，在磁力转子搅拌器下搅拌1h，然后在80℃下干燥8h，最后，在球磨功率为180w下进行机械球磨20min，得到预处理后的甘蔗渣；
[0049]
(2)木质纤维素提取：将30g氯化胆碱、20g乙二醇加入到圆底烧瓶中，在120℃油浴中加热15min，得到一种透明的无色液体，将1g步骤(1)中预处理后的甘蔗渣、5ml 3％稀盐酸加入到上述液体中，在120℃、200r/min下搅拌2h，反应结束后，用去离子水洗涤离心6次，得到含木质纤维素的混合物；
[0050]
(3)木质纤维素纳米化：将50ml、90wt％的柠檬酸溶液、0.005g fecl3·
6h2o和步骤(2)中制备的含木质纤维素的混合物加入到烧杯中，在50℃下反应1h，反应结束后，加入100ml去离子水以避免过度反应，再用去离子水离心洗涤12次以上，直到取上层清液的ph值为6，加入100ml去离子水，进行超声处理，超声处理的频率为25khz，输出功率为1200w，开/关脉冲为5/5s，超声总时间为60min，静置12h，然后去除下层沉淀，得到木质纤维素纳米纤丝悬浮液；
[0051]
(4)木质纤维素纳米纤丝疏水改性：将步骤(3)得到的木质纤维素纳米纤丝悬浮液进行冷冻干燥，得到干燥后的木质纤维素纳米纤丝，然后，将其与2ml的十六烷基三甲氧基硅烷以及1ml的去离子水放在500ml烧杯中进行混合，密封之后，将其放在160℃的烘箱里面进行硅烷化2h，最后，将疏水改性后的木质纤维素纳米纤丝进行真空干燥12h，以去除未反应的十六烷基三甲氧基硅烷，得到疏水改性木质纤维素纳米纤丝。
[0052]
实施例3
[0053]
疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备：
[0054]
(1)甘蔗渣的预处理：从糖厂取回甘蔗渣粉碎机粉碎、过80目筛，称取甘蔗渣5g然后加入500ml去离子水，在磁力转子搅拌器下搅拌1h，然后在80℃下干燥8h，最后，在球磨功率为180w下进行机械球磨40min，得到预处理后的甘蔗渣；
[0055]
(2)木质纤维素提取：将30g氯化胆碱、20g乙二醇放入圆底烧瓶中，在120℃油浴中加热15min，得到一种透明的无色液体，将1g步骤(1)中预处理后的甘蔗渣、5ml 5％稀盐酸酸加入到上述液体中，在120℃、200r/min下搅拌2h，反应结束后，用去离子水洗涤离心6次，得到含木质纤维素的混合物；
[0056]
(3)木质纤维素纳米化：将50ml、90wt％的柠檬酸溶液、0.001g fecl3·
6h2o以及步骤(2)中制备的含木质纤维素的混合物加入到烧杯中，在50℃下水解1h，水解结束后，加入100ml去离子水以避免过度水解，然后，再用去离子水洗涤离心12次以上，直到取上层清液的ph值为6，之后，加入100ml去离子水，进行超声处理，超声处理的频率为25khz，输出功率为1200w，开/关脉冲为5/5s，超声总时间为60min，静置12h，然后去除下层沉淀，得到木质纤维素纳米纤丝悬浮液；
[0057]
(4)木质纤维素纳米纤丝疏水改性：将步骤(3)得到的木质纤维素纳米纤丝悬浮液进行冷冻干燥，得到干燥后的木质纤维素纳米纤丝，然后，将其与2ml的十六烷基三甲氧基硅烷以及1ml的去离子水放在500ml烧杯中进行混合，密封之后，将其放在160℃的烘箱里面
进行硅烷化2h，最后，将疏水改性后的木质纤维素纳米纤丝进行真空干燥12h，以去除未反应的十六烷基三甲氧基硅烷，得到疏水改性木质纤维素纳米纤丝。
[0058]
对比例1
[0059]
木质纤维素的提取：
[0060]
(1)甘蔗渣的预处理：从糖厂取回甘蔗渣粉碎机粉碎、过80目筛，称取甘蔗渣5g，然后加入500ml去离子水，在磁力转子搅拌器下搅拌1h，然后在80℃下干燥8h，最后，在球磨功率为180w下进行机械球磨40min，得到预处理后的甘蔗渣；
[0061]
(2)木质纤维素提取：将30g氯化胆碱、20g乙二醇加入到圆底烧瓶中，在120℃油浴中加热15min，得到一种透明的无色液体，将1g步骤(1)中预处理后的甘蔗渣加入到上述液体中，在120℃、200r/min下搅拌2h，反应结束后，用去离子水洗涤离心6次，得到含木质纤维素的混合物。
[0062]
材料表征分析
[0063]
(一)红外光谱分析
[0064]
对实施例1中无活化的甘蔗渣、含木质纤维素的混合物、木质纤维素纳米纤丝、疏水改性木质纤维素纳米纤丝进行红外光谱测试分析，测试结果如图1所示，图1为实施例1中无活化的甘蔗渣、含木质纤维素的混合物、木质纤维素纳米纤丝、疏水改性木质纤维素纳米纤丝的红外光谱图。
[0065]
由图1可知，在3420cm-1
为-oh的伸缩振动峰、2910cm-1
为-ch
2-的伸缩振动、1375cm-1
为-ch的弯曲振动、898cm-1
为β-1，4-糖苷键c-o不对称伸缩振动峰，均为纤维素的特征峰。1601cm-1
、1516cm-1
为苯环上的c＝c伸缩振动峰，1250cm-1
为苯环上的c-o伸缩振动峰，均为木质素的特征吸收峰；1728cm-1
为半纤维素聚木糖的发色基团c＝o的伸缩振动吸收峰。经过低共熔溶剂处理后，1601cm-1
处的c＝c伸缩振动峰都消失了，1516cm-1
处的c＝c伸缩振动峰和1250cm-1
处的c-o伸缩振动峰变弱了许多，1733cm-1
处c＝o伸缩振动峰减弱了许多，说明大部分的木质素和半纤维素被去除。经柠檬酸酸解后，1728cm-1
处的峰开始变强，这是由于柠檬酸与纤维素上的-oh发生了酯化反应，而酯基的吸收峰位于1733cm-1
处。1275cm-1
处为-si-ch
2-上c-h的弯曲振动峰，为十六烷基三甲氧基硅烷的特征峰，同时，1114cm-1
处为si-o-c的伸缩振动峰，表明十六烷基三甲氧基硅烷成功地将疏水的烷基接枝到木质纤维素的表面，以提高其疏水性能。
[0066]
(二)扫描电镜分析
[0067]
对实施例1中疏水改性木质纤维素纳米纤丝进行场发射扫描电子显微镜分析，结果如图2所示，图2为实施例1中疏水改性木质纤维素纳米纤丝的扫描电镜图。
[0068]
对图2的扫描电镜图进行分析可知，实施例1的疏水改性木质纤维素纳米纤丝的直径小于100nm，长度为10～50μm，长径比为120～500。
[0069]
(三)疏水性能分析
[0070]
对实施例1制得的疏水改性木质纤维素纳米纤丝进行疏水性测试分析，测试结果如图3所示，图3为实施例1制得的疏水改性木质纤维素纳米纤丝的疏水情况图。
[0071]
从图3可以看到，用亚甲基蓝染色后的水滴没有渗透到木质纤维素纳米纤丝的内部，说明改性后的木质纤维素纳米纤丝具有一定疏水性。
[0072]
随后对实施例1制得的疏水改性木质纤维素纳米纤丝进行水接触角测试，测试结
果如图4所示，图4为实施例1制得的疏水改性木质纤维素纳米纤丝的水接触角测试图。
[0073]
从图4中可以看出，疏水改性木质纤维素纳米纤丝的水接触角可达130.4
°
，说明改性后的木质纤维素纳米纤丝具有较强的疏水性能，产品的分散性较好。
[0074]
(三)纤维素含量分析
[0075]
对对比例1中含木质纤维素的混合物以及实施例1-3中含木质纤维素的混合物进行纤维素含量的分析，结果如图5所示，图5为对比例1、实施例1-3中含木质纤维素的混合物中纤维素含量情况图。
[0076]
由图5可知，未经过处理的甘蔗渣中的纤维素含量为46.7％。在对比例1中，甘蔗渣经氯化胆碱和乙二醇的二元低共熔溶剂提取后，纤维素含量提升了3.6％，提取纤维素的效果仍较差。在此基础上，实施例1-3分别添加浓度为1％、3％、5％的稀盐酸，形成酸性环境下的三元低共熔溶剂，经过提取后，含木质纤维素的混合物中纤维素的含量为81.7％、86.7％以及84.2％，相比原甘蔗渣，纤维素的含量提升了35％、40％以及37.5％，提取纤维素的效果大大提高。
[0077]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)甘蔗渣预处理：将甘蔗渣进行粉碎、过筛，在得到的甘蔗渣粉末中加入水进行搅拌，然后经过干燥、球磨，得到预处理后的甘蔗渣；(2)木质纤维素提取：将氯化胆碱和乙二醇混合后进行加热，然后加入预处理后的甘蔗渣和稀盐酸进行搅拌，反应结束后，经过洗涤、离心，得到含木质纤维素的混合物；(3)木质纤维素纳米化：将柠檬酸溶液、fecl3·
6h2o与含木质纤维素的混合物混合后进行反应，反应结束后，经过洗涤、离心，再加入水进行超声处理，然后去除下层沉淀，得到木质纤维素纳米纤丝悬浮液；(4)木质纤维素纳米纤丝疏水改性：将木质纤维素纳米纤丝悬浮液进行冷冻干燥，将所得的干燥后的木质纤维素纳米纤丝与十六烷基三甲氧基硅烷、水进行混合，密封后置于烘箱中进行硅烷化，反应结束后，经过真空干燥，得到疏水改性木质纤维素纳米纤丝。2.根据权利要求1所述的疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述稀盐酸的浓度为1～5％。3.根据权利要求1所述的疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述预处理后的甘蔗渣与氯化胆碱、乙二醇的质量比为1:25～30:15～20；所述预处理后的甘蔗渣与稀盐酸的质体比为1g:4～6ml。4.根据权利要求1所述的疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述搅拌为于温度100～120℃、转速180～200r/min下搅拌2～2.5h。5.根据权利要求1所述的疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述柠檬酸溶液与fecl3·
6h2o的比例为50ml:0.001～0.01g。6.根据权利要求1所述的疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述反应的温度为45～50℃，时间为1～1.2h。7.根据权利要求1所述的疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述十六烷基三甲氧基硅烷与水的体积比为1.5～2:1。8.根据权利要求1所述的疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述硅烷化的温度为150～160℃，时间为1.5～2h。9.根据权利要求1所述的疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述干燥的温度为80～90℃，时间为7～8h；所述球磨的功率为170～180w，时间为0～40min。10.一种如权利要求1～9任一所述的疏水改性木质纤维素纳米纤丝的制备方法制得的疏水改性木质纤维素纳米纤丝，其特征在于，所述疏水改性木质纤维素纳米纤丝中纤维素的含量大于80％，直径小于100nm，长度为10～50μm，长径比为120～500，水接触角为125～130.4
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技术总结
本发明公开一种疏水改性木质纤维素纳米纤丝及其制备方法，属于纤维素纳米材料技术领域。该制备方法包括以下步骤：(1)甘蔗渣预处理；(2)木质纤维素提取；(3)木质纤维素纳米化；(4)木质纤维素纳米纤丝疏水改性。本发明通过机械活化-低共熔溶剂处理提取出木质纤维素，并结合柠檬酸酸解-超声法协同制备出木质纤维素纳米纤丝，然后对木质纤维素纳米纤丝进行疏水改性，制得的疏水改性木质纤维素纳米纤丝，产品中纤维素含量高，疏水性能强，分散性好，其中的纤维素的含量大于80％，直径小于100nm，长度为10～50μm，长径比为120～500，水接触角为125～130.4


技术研发人员：谢新玲 李旺 秦祖赠 苏通明 纪红兵 闫志国
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/25