[發明專利]一種透明、柔性的纖維素氣凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201210015283.8
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN103205015A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 余堅;米勤勇;張軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08J3/11;C08L1/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

1.一種制備透明纖維素氣凝膠的方法，包括下述步驟：

1)將纖維素溶于離子液體中，制得透明均勻的纖維素的離子液體溶液；

2)將所述纖維素的離子液體溶液賦型后，在單一離子液體濃度的離子液體水溶液或離子液體醇溶液的凝固浴中再生，或在離子液體由高到低的至少兩級濃度梯度的離子液體水溶液和/或離子液體醇溶液的凝固浴中再生；

所述再生分為下述三種情況：

a)所述再生在離子液體水溶液的凝固浴進行，得到纖維素凝膠后，用水洗滌，去除凝膠中殘余離子液體，得到纖維素水凝膠；然后用醇溶劑對纖維素水凝膠進行溶劑置換處理，得到纖維素醇凝膠；

b)所述再生在離子液體水溶液的凝固浴進行，得到纖維素凝膠后，用醇溶劑洗滌，去除凝膠中殘余的離子液體和水，得到纖維素醇凝膠；

c)所述再生在離子液體醇溶液的凝固浴進行，得到纖維素凝膠后，用醇溶劑充分洗滌，去除凝膠中殘余的離子液體，得到纖維素醇凝膠；

3)采用超臨界二氧化碳干燥法對所述纖維素醇凝膠進行干燥處理，得到所述透明纖維素氣凝膠。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟1)中所述纖維素選自下述纖維素原料中的至少一種：微晶纖維素、棉漿粕、木漿粕、竹漿粕、脫脂棉、甘蔗渣、木材以及從植物秸稈中制得的纖維素；所述纖維素的聚合度優選在150至2000之間。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于：步驟1)中所述離子液體是由咪唑或吡啶型陽離子與陰離子所形成的熔點低于100℃的有機熔融鹽；

所述陽離子優選下述任意一種：1-乙基-3-甲基咪唑陽離子、1-丙基-3-甲基咪唑陽離子、1-烯丙基-3-甲基咪唑陽離子、1-丁基-3-甲基咪唑陽離子、N-乙基吡啶陽離子、N-丁基吡啶陽離子、N-正己基吡啶陽離子；所述陽離子尤其優選下述任意一種：1-乙基-3-甲基咪唑陽離子、1-烯丙基-3-甲基咪唑陽離子和1-丁基-3-甲基咪唑陽離子；

所述陰離子優選下述任意一種：氯離子、溴離子、甲酸根離子、醋酸根離子、丙酸根離子、丁酸根離子和磷酸甲酯離子；所述陰離子尤其優選下述任意一種：氯離子、甲酸根離子、醋酸根離子和磷酸甲酯離子。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于：步驟2)中所述再生在單一離子液體濃度的離子液體水溶液或離子液體醇溶液的凝固浴中進行，所述凝固浴中離子液體的質量濃度為20～70％，優選質量濃度為40％～60％；

步驟2)中所述再生在離子液體由高到低的至少兩級濃度梯度的離子液體/水溶液和/或離子液體醇溶液的凝固浴中進行，所述再生中使用的起始凝固浴中離子液體的質量濃度為20～70％，優選的起始凝固浴中離子液體的質量濃度為40～60％；所述濃度梯度的級數為2～6，優選2-4；所述濃度梯度為5～30％，優選的濃度梯度為10～20％。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于：步驟2)中所述凝固浴的溫度為0℃～50℃；每次更換所述凝固浴的時間間隔為0.5～24h。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于：所述離子液體醇溶液中的醇和所述醇溶劑均選自下述任意一種：甲醇、乙醇和異丙醇。

7.根據權利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于：步驟1)中所述纖維素與離子液體的質量比為0.5～20∶100；

步驟1)中所述透明均勻的纖維素離子液體溶液的制備方法如下：將纖維素加入到離子液體中，在40-120℃條件下真空攪拌或真空捏合，溶解0.5-6h，即得。

8.根據權利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于：步驟2)中所述賦型的方法是將所述纖維素離子液體溶液置入模具中定型，或擠出成型，或將所述纖維素/離子液體溶液滴入凝固浴中。

9.權利要求1-8中任一項所述的方法制備得到的透明纖維素氣凝膠。

10.根據權利要求9所述的透明纖維素氣凝膠，其特征在于：所述透明纖維素氣凝膠的密度為0.01～0.2g/cm³，比表面積大于100m².g^-1，具有致密均一的孔結構且孔徑小于100nm。