[發(fā)明專(zhuān)利]自修復(fù)纖維素水凝膠的制備方法及制備得到的水凝膠

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210562627.7
• 申請(qǐng)日: 2012-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103012811A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段久芳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08J3/075
• 分類(lèi)號(hào): C08J3/075;C08L87/00;C08L1/10;C08L1/32;C08B3/14;C08B13/00;C08G81/00;C08B37/16
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛;張慶敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于多糖類(lèi)高分子化合物領(lǐng)域，具體涉及一種纖維素衍生物的制備方法及制備得到的產(chǎn)物。?

背景技術(shù)

高分子材料在制造和使用過(guò)程中，當(dāng)受到外界機(jī)械損害后，由于內(nèi)部的微裂紋和局部損傷，而導(dǎo)致性能下降，影響使用壽命。高分子材料由于裂紋往往在內(nèi)部深處出現(xiàn)，探測(cè)難度較普通金屬材料更大。自修復(fù)高分子材料可以自行發(fā)現(xiàn)裂紋并通過(guò)一定機(jī)理自行愈合，是一種有著廣泛應(yīng)用需求的高分子智能材料。因此，利用高分子材料的易加工性研究仿生自修復(fù)，自1996年由Dry等提出后，立即成為了高分子科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向。?

纖維素水凝膠作為一種高吸水高保水材料，被廣泛用于多種領(lǐng)域，如：干旱地區(qū)的抗旱，農(nóng)用薄膜、建筑中的結(jié)露防止劑、調(diào)濕劑、石油化工中的堵水調(diào)劑，原油或成品油的脫水，在礦業(yè)中的抑塵劑，食品中的保鮮劑、增稠劑，醫(yī)療中的藥物載體等等。但是這類(lèi)材料在其成型加工和使用過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生局部損傷和微裂紋,進(jìn)而引發(fā)宏觀裂縫而發(fā)生破壞,影響相關(guān)產(chǎn)品的正常使用和縮短使用壽命,而往往這些微損傷在開(kāi)始的時(shí)候難以發(fā)現(xiàn),或者即使被發(fā)現(xiàn)也因產(chǎn)品形狀等限制無(wú)法得到及時(shí)修復(fù)。因此,如果能夠賦予高分子材料自修復(fù)功能,即可解決上述問(wèn)題,從而顯著提高產(chǎn)品的安全性,延長(zhǎng)其使用壽命。?

2011年日本學(xué)者M(jìn)asaki?Nakahata成功制備了聚丙烯酸自修復(fù)水凝膠并在Nature?Communications上發(fā)表相關(guān)成果。（Masaki?Nakahata;Yoshinori?Takashima;Hiroyasu?Yamaguchi;et?al.，Redox-responsive??self-healing?materials?formed?from?host–guest?polymers，Nature?Communications2011，2：511）。該文獻(xiàn)提出了聚丙烯酸自修復(fù)凝膠合成的方法，但針對(duì)其他原料的合成，目前尚無(wú)報(bào)道。?

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)本領(lǐng)域存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了自修復(fù)纖維素水凝膠的制備方法。?

本發(fā)明的另一目的是提出所述制備方法得到的水凝膠。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的的具體技術(shù)方案為：?

一種自修復(fù)纖維素水凝膠的制備方法，包括步驟：?

1）環(huán)糊精接枝纖維素溶于溶劑中；?

2）將纖維素溶于溶劑中，然后加入二茂鐵甲酰氯，得到二茂鐵接枝纖維素；?

3）將步驟1）所得環(huán)糊精接枝纖維素溶液與步驟2）所得二茂鐵接枝纖維素溶液混合；?

所述溶劑為N-甲基嗎啉-N-氧化物、1-丁基-3-甲基咪唑鹽酸鹽、1-烯丙基-3-甲基咪唑鹽酸鹽離子液體或氯化鋰和N,N二甲基甲酰胺的混合物中的一種。?

纖維素、纖維素接枝環(huán)糊精、纖維素接枝二茂鐵的結(jié)構(gòu)式如下：?

其中，所述纖維素為木質(zhì)纖維素、竹纖維素、木纖維素漿粕、棉花纖維素、微晶纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素中的一種。?

其中，所述步驟1）中環(huán)糊精接枝纖維素為纖維素與環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下反應(yīng)，然后與環(huán)糊精反應(yīng)得到。其堿性條件為每升混合反應(yīng)物中加入氫氧化物0.2-1mol。?

所述氫氧化物為常規(guī)選擇，例如選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、氫氧化鈣中的一種。所述氫氧化物的摩爾含量以[OH^-]計(jì)。?

其中，所述纖維素的羥基與所述環(huán)糊精的摩爾比例為0.05-1：1；所述纖維素與環(huán)糊精反應(yīng)是在堿性條件下進(jìn)行，其堿性條件是加入環(huán)氧化纖維素質(zhì)量40-60倍的氫氧化物溶液。所述氫氧化物為常規(guī)選擇，例如選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂、氫氧化鈣中的一種。?

其中，所述步驟2）中的二茂鐵甲酰氯可選用市售商品，也可通過(guò)二茂鐵甲酸與過(guò)量草酰氯反應(yīng)制得。?

其中，所述步驟3）中環(huán)糊精接枝纖維素溶于溶劑中，然后加入二茂鐵接枝纖維素，環(huán)糊精接枝纖維素與二茂鐵接枝纖維素的質(zhì)量比例為0.02-100:1。?

本發(fā)明所述的制備方法，包括步驟：?

1）將纖維素用水溶脹后，與環(huán)氧氯丙烷在堿性條件下反應(yīng)2-3h，將反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、抽濾和烘干；?

2）將步驟1）所得產(chǎn)物與環(huán)糊精在40-55℃下，反應(yīng)2-3h，經(jīng)過(guò)洗滌、抽濾和烘干，得到環(huán)糊精接枝纖維素；?

3）將纖維素溶于溶劑中，然后加入二茂鐵甲酰氯，反應(yīng)4-22h，得到二茂鐵接枝纖維素溶液；?