[發明專利]一種纖維素基聚合物/蒙脫土納米復合吸附材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310208918.0
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103263896A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 武榮蘭;馮艷芳;徐世美;滿小林;高立祥
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28
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技術領域

本發明涉及到一種功能高分子納米復合材料領域，具體涉及到一種纖維素基聚合物/蒙脫土的納米復合材料及其制備方法，它是由功能單體在纖維素骨架上的接枝共聚和功能單體在蒙脫土層間的原位插層聚合同時進行而制得功能高分子納米復合材料，可廣泛用于廢水處理領域?

背景技術

隨著全球經濟和社會的迅猛發展，水污染問題不斷加劇，已嚴重危害到生態環境和人類的生命健康。水污染的治理經成為國內外環保工作者研究的熱點。近年來，由于全世界對新能源環保材料的開發研究，纖維素作為一種天然高分子材料倍受矚目。纖維素具有無污染、來源廣泛、生物相容性好、物理化學性質穩定等特點，將它功能化或改性后可以用于高吸水性材料、吸油劑、重金屬吸附劑以及色譜分析等領域。而蒙脫土作為天然無機礦物材料，因其資源豐富、層間陽離子可交換性、該類礦物具有吸附陽離子和極性有機分子的能力，常在廢水處理中用作吸附劑和絮凝劑。將纖維素改性的同時與無機粘土進行復合制備有機/無機復合材料，是近些年纖維素復合材料的研究方向之一。

就目前文獻而言，大量文獻表明這種有機/無機復合材料的性能要比原組成優異，尤其是用于水處理領域。邱海霞等?(H.?Qiu,?J.?Yu.?Polyacrylate/(Carboxymethyl?cellulose?Modified?Montmorillonite)?Superabsorbent?Nanocomposite:?Preparation?and?Water?Absorbency.?Journal?of?applied?polymer?science.?2008,?107?(1):?118-123)?合成了聚丙烯酸/羧甲基纖維素/蒙脫土復合材料，并研究了其吸水能力和保水能力，研究表明其吸水能力及保水能力要優于原組分。王麗?等(L.?Wang,?J.?Zhang,?A.?Wang.?Removal?of?Methylene?Blue?from?Aqueous?Solution?Using?Chitosan-g-Poly?(Acrylic?Acid)/Montmorillonite?Superadsorbent?Nanocomposite.?Colloids?and?Surfaces?A:?Physicochemical?and?Engineering?Aspects.?2008,?322?(1):?47-53)?合成了殼聚糖-g-聚丙烯酸/蒙脫土復合吸附劑，研究表明其對亞甲基藍的吸附能力極其優越。而纖維素由于難溶于普通溶劑，所以對均相體系中制備纖維素基聚合物/蒙脫土復合材料的研究不多。

因此，對新型環境功能復合材料的研究、開發和應用將有極大的科學、社會和經濟意義。所以，我們將對纖維素和蒙脫土改性后進行復合，從而獲得吸附性更好的復合材料。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：蒙脫土如何被插層或者剝離；哪種單體的聚合物具有優異的吸附能力。

?為解決上述技術問題，本發明采用了的如下的具體技術方案。

一種有機/無機納米復合吸附材料，通過如下方法合成：將原蒙脫土有機化改性后的有機蒙脫土均勻分散在有機溶劑中，然后加入功能單體，高速攪拌，制備成分散均勻的混合溶液；然后將混合溶液加入到纖維素的離子液體溶液中，混合均勻后，加入一定量的交聯劑和引發劑，在40-120℃下密封反應0.1-48?h，經分離、洗滌、干燥后制得纖維素基聚合物/蒙脫土復合材料。其中蒙脫土的有機化程度為0-30%，纖維素、有機蒙脫土、引發劑、交聯劑、單體的質量比為1:(0.1-3):(0.001-1):(0.001-1):(5-300)。

所述的纖維素基聚合物/蒙脫土復合吸附材料，其特征所述是纖維素來自棉、麻、麥稈、稻草、甘蔗渣中的一種，其聚合度≤1000。

所述的蒙脫土為鈉基蒙脫土、鈣基蒙脫土、鎂基蒙脫土或經過有機化的蒙脫土。

所述的纖維素基聚合物/蒙脫土復合吸附材料，其特征所述的接枝單體是丙烯酸、取代丙烯酸、丙烯酰胺、取代丙烯酰胺、丙烯酸酯、取代丙烯酸酯、乙烯基吡啶、乙烯基咪唑、乙烯基-吡咯烷酮、乙烯基咔唑等其中的一種。

所述的有機蒙脫土改性劑為有機季銨鹽、有機季膦鹽、有機咪唑鹽，蒙脫土有機化程度為0-30%。

所述的有機溶劑為二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、四氫呋喃、吡啶、氯仿。

所述的離子液體為1-烯丙基-3-甲基咪唑氯、1-丁基-3-甲基咪唑氯?、1-（2-羥乙基）-3-甲基咪唑氯、溴代N-乙基吡啶、1-乙基-3-甲基咪唑甲基膦酸酯鹽。