1. 背景
纤维素是自然界最丰富的可再生高分子资源之一，其分子结构决定了它在功能材料、化工、食品、医药、化妆品和能源等行业具备广阔的应用前景。然而，天然纤维素的“复杂”存在形式在很大程度上限制了其应用领域：一方面，纤维素与半纤维素、木质素等组分相互缠绕、包裹，形成紧密结构；另一方面，纤维素自身存在大量的、以氢键为主要作用方式的致密结晶区；这两方面的因素极大地降低了纤维素分子链（包括活性基团）的有效接触面积，降低纤维素反应活性，“束缚”其理化性能。因此，通过质构拆分，把纤维素从“复杂”的天然存在形式中“剥离”出来并获得相对“自由”的分子结构，成为纤维素科学领域的一个重要方向。
本课题组在前期研究基础上，对现有的纤维素质构拆分技术提出了新认识：现有技术中，无论是球磨技术，还是水解技术，原料纤维素在质构拆分过程中始终处于固相状态（尽管在水系中发生了一定程度的溶胀），分子链中始终存在大量氢键，正是这些氢键成了纤维素分子链相互“滑动”和重组的最主要阻力。因此，我们认为，如何有效瓦解纤维素分子链中的氢键相互作用是实现纤维素高效纳米化和产业化的关键所在。
2. 技术性能指标
(1) 提出一套建立在“瓦解纤维素分子链中氢键相互作用”基础上的纤维素纳米化新理论设想；并以该理论设想为基础，发明一种高效的纤维素纳米化新技术。
(2)以甘蔗渣为原料，熟化该项新技术，建立达到中试水平的甘蔗渣纳米纤维素中试生产工艺，年生产纳米纤维素能力达50吨，纤维素转化率高于80%，纤维素一维直径小于50nm，纳米化过程条件温和，可实现连续化。
3. 技术创新性与先进性
(1) 理论创新：提出了纤维素纳米化的新理论设想：将纤维素在液态均相状态下施加特定物理作用力，使其完成分子链重组和质构改造，提高质构拆分和改造过程效率，进而实现纤维素纳米化加工。该理论设想与国内外现行的纤维素纳米化技术思路截然不同，对纳米纤维素化学发展具有重要意义。
(2) 技术创新：首次采用纤维素在液态均相状态下进行物理法质构重组技术制备纳米纤维素，并制备出直径约10nm的甘蔗渣纳米纤维素。
(3) 先进性：主要表现在三个方面：①纳米化过程中，原料纤维素转化率高达100%，目前尚未见同样高转化率的报道；②纳米化过程可以连续进行，无需酸、碱、酶，亦无需过高温体系（在130℃以下完成），工艺容易实现产业化；③纳米纤维素产品在水相中的粒度分布范围窄；分散系数达0.4。
4. 知识产权及获奖情况
[1] Li J.H., Wei X.Y., Wang Q.H., Chen J.C., Chang G., Kong L.X., Su J.B., Liu Y.H. Homogeneous isolation of nanocellulose from sugarcane bagasse by high pressure homogenization. Carbohydrate Polymers, 2012, 90, 1609-1613. （IF：3.604）
[2] Jihua Li, Yihong Wang, Xiaoyi Wei, Fei Wang, Qinghuang Wang, Lingxue Kong. Homogeneous isolation of nanocelluloses by controlling the shearing force and pressure in microenvironment. Carbohydrate Polymers 113 (2014) 388–393. (SCI, IF:3.916)
[3] 李积华、魏晓奕、王庆煌、陈家翠、黄茂芳、唐永富、付调坤、苏俊波, 一种均相法制备纳米纤维素的方法, 专利号：ZL201110292055.0
[4] 李积华，魏晓奕，汪一红，王飞，崔丽虹，刘义军，付调坤，一种防止纤维素在离子液体中降解的方法，授权号：ZL201210309136.1
[5] 2013年海南省科技进步三等奖
[6] 2013年中国热带农业科学院科技进步二等奖
5. 技术成熟度
此项成果经过小规模中试试验，技术已趋成熟，安全可靠，为各糖厂的甘蔗渣再利用提供良好出路，亦可在精细化工厂推广应用。
6. 市场前景
目前，项目成果可应用于以下几个方面:①应用于面膜材料，增强其亲水亲油性能；②补强天然橡胶制品，如避孕套、胶乳手套以及其它胶乳制品，提高其力学性能；③制备纳米磁性材料，通过原位聚合法，使纳米纤维素与磁性无机材料结合，应用于磁性纸、防辐射孕妇服等。
7. 投资估算与经济效益分析
建设年产10吨的纤维素纳米化生产线，需投资1000万，年产值1500万，利润800万。
合作方式:
技术服务或转让
