[發明專利]一種具有梯度孔狀結構的纖維素凝膠系材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610033780.9
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105542217B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 張建明;張同平;段詠欣
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08L1/02
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團代

本發明涉及一種具有梯度孔狀結構的纖維素凝膠系材料及其制備方法，該材料具有梯度孔狀結構，其孔徑大小和密度沿凝膠長度方向呈現梯度分布，孔徑尺寸范圍為2000nm～50nm；其力學性能、電性能等沿其凝膠長度方向也呈梯度分布。該纖維素凝膠系材料在日常用品、生物醫藥、組織工程材料、信息傳遞等方面具有廣泛的應用價值。

技術領域

本發明涉及一類纖維素材料及其制備方法，尤其是具有梯度結構和性能的纖維素凝膠系材料的制備方法，屬于功能材料制備技術領域。

背景技術

梯度功能材料，是基于一種全新的材料設計概念而開發的新型功能材料。由于材料構成要素(成分、結構等)在幾何空間上連續的呈梯度變化，從而使得材料的性質和功能在幾何空間上也呈梯度變化的一種新型復合材料。隨著梯度功能材料的研究和開發，其應用也逐漸擴展到我們日常生活的方方面面，組成也日漸豐盈，應用前景十分廣闊。特別地，為響應社會可持續發展，天然可降解再生材料逐漸被應用到梯度材料的制備中。申請號為201210575870.2，201310140975.X和201310140943.X的中國發明專利通過在復雜繁瑣且苛刻的實驗條件下，由微生物消耗糖源代謝形成纖維素微纖絲，然后通過氫鍵結合制備了具有上密下疏結構的一種細菌纖維素膜，其厚度最高只有15mm，其中大部分為疏松層。另外，這種細菌纖維素梯度材料的孔徑尺寸較大(2000nm～8000nm)，比表面積較?。恢档米⒁獾氖?，這種細菌纖維素梯度材料不具有導電性能。目前為止，還未有以植物纖維素為原料采用綠色簡易的方法制備梯度孔狀結構材料的相關技術。

以綠色環保的離子液體(ILs)為溶劑，溶解天然高分子材料—纖維素，再生制備新材料既具有實用價值，同時對于緩解日益嚴重的能源危機及環境問題都具有重要意義，然而，在現有技術中，用以上兩種組分為原料所制備的纖維素凝膠材料均具有均一的結構，不具有梯度材料所特有的結構和性能。

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，基于咪唑類離子液體能夠快速高效溶解纖維素，以及自身優異的離子導電性及其與水分子任意比例互溶的特性，無需其他物質的添加和復雜化學反應，一次性得到一系列具有梯度孔狀結構和性能的纖維素凝膠材料及成本低、工藝簡單、綠色環保的制備方法。特別的，該凝膠系材料中的離子膠具有較為優異的導電能力，可拓寬其應用范圍。而且，因該凝膠系材料具有較低的孔徑、高的比表面積、優良的生物降解性、力學性能、導電性能、極低的熱膨脹系數等優點，可最大程度模仿人類的皮膚及人體血管組織外疏內密的結構，進而在人工皮膚、人造血管支架等生物醫藥領域以及化妝品領域具有廣泛應用；除此之外，得益于其超寬的孔徑尺寸及其分布范圍，這種凝膠系材料還可應用在污水處理、食品除濁、物料分離等領域，以及能量儲存、信息傳遞器件的制備等領域。

發明內容

要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種具有梯度孔狀結構和性能的纖維素凝膠系材料。

本發明的另一目的在于提供一種具有梯度孔狀結構和性能的纖維素凝膠系材料的制備方法。

本發明的另一目的還在于提供利用咪唑類離子液體快速高效溶解纖維素的方法

本發明的另一目的還在于提供使用去離子水滲透擴散過程中，纖維素再生析出，得到纖維素離子膠的方法。

本發明的另一目的還在于提供一種綠色環保、簡單易行、成本低廉的纖維素凝膠系材料的制備方法。

本發明的另一目的還在于提供一種快速的，可大規模生產制備纖維素凝膠系材料的制備方法。

技術方案