[發(fā)明專利]一種氨基硅烷改性納米纖維素氣凝膠的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611241789.5
• 申請(qǐng)日: 2016-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN106750384B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江華;張洋;吳煜;王曉宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J3/075
• 分類號(hào): C08J3/075;C08J3/09;C08J9/28;C08J7/12
• 代理公司: 南京君陶專利商標(biāo)代理有限公司 32215
• 代理人: 沈根水

1.一種氨基硅烷改性納米纖維素氣凝膠的方法，其特征是該方法包括如下步驟：

（1）使納米纖維素懸浮液變成半透明膠體；

（2）將納米纖維素膠體擠出成球形或短棒狀水凝膠；

（3）使成型的納米纖維素水凝膠變成醇凝膠；

（4）制得納米纖維素氣凝膠；

（5）氣態(tài)有機(jī)胺在納米纖維素氣凝膠表面進(jìn)行吸附；

（6）真空回收剩余的有機(jī)胺催化劑；

（7）氣態(tài)氨基硅烷與納米纖維素氣凝膠進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；

（8）真空回收未反應(yīng)的氨基硅烷；

（9）制得氨基硅烷化的納米纖維素氣凝膠；

所述步驟（1）使納米纖維素懸浮液變成半透明膠體：稱取粉末狀納米纖維素，室溫下分散到去離子水中，配制質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為2-4%納米纖維素懸浮液；在功率為200-500w下，超聲處理該懸浮液2-5min，使該懸浮液變成半透明膠體；

所述步驟（2）將納米纖維素膠體擠出成球形或棒狀水凝膠：用出口直徑1-4mm的自動(dòng)成型器將納米纖維素膠體擠出成球形或長(zhǎng)度為5-15mm的棒狀水凝膠于0.02-1.0M的CaCl₂溶液中，固液比為1-10 V/V，室溫下靜置8-12h；

所述步驟（5）氣態(tài)有機(jī)胺在納米纖維素氣凝膠表面進(jìn)行吸附：將成型的納米纖維素氣凝膠平鋪在雙層真空反應(yīng)釜中的多孔板上，加蓋密封，啟動(dòng)真空系統(tǒng)，使反應(yīng)釜中的絕對(duì)壓強(qiáng)降至10-40kPa，按每克納米纖維素氣凝膠添加0.3-1.0mol計(jì)算，在上述反應(yīng)釜中加入適量的C3-C5無水正構(gòu)有機(jī)胺，在溫度為25-30℃、反應(yīng)釜絕對(duì)壓強(qiáng)為10-40kPa下，將反應(yīng)釜保溫30-50min；

所述步驟（7）氣態(tài)氨基硅烷與納米纖維素氣凝膠進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；按每克納米纖維素氣凝膠添加20-40mL，在反應(yīng)釜內(nèi)添加N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基一甲氧基硅烷或N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷或N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基三甲氧基硅烷；控制反應(yīng)釜內(nèi)部絕對(duì)壓強(qiáng)為80-100Pa，將反應(yīng)釜溫度升高到110-130℃，開始計(jì)時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行10-16h。

所述步驟（9）制得氨基硅烷化的納米纖維素氣凝膠：在溫度為35-50℃，壓力為10-50MPa條件下，對(duì)氨基硅烷化的納米纖維素氣凝膠進(jìn)行超臨界二氧化碳萃取，時(shí)間為1-3h，脫除殘留的氨基硅烷，得到相應(yīng)的氨基硅烷化的納米纖維素氣凝膠。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基硅烷改性納米纖維素氣凝膠的方法，其特征是所述步驟（3）使成型的納米纖維素水凝膠變成醇凝膠：過濾去除CaCl₂溶液，得到成型的納米纖維素水凝膠；然后，分別采用質(zhì)量濃度50、80和100%的叔丁醇溶液對(duì)已成型的納米纖維素水凝膠進(jìn)行溶劑置換，置換時(shí)間分別為2-4h, 4-6 h，5-8h，使成型的納米纖維素水凝膠變成醇凝膠。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氨基硅烷改性納米纖維素氣凝膠的方法，其特征是所述步驟（4）制得納米纖維素氣凝膠：在溫度為35-50℃，壓力為10-30MPa條件下，對(duì)成型的納米纖維素醇凝膠進(jìn)行超臨界二氧化碳萃取1-3h，脫除凝膠中的殘留的叔丁醇，制得納米纖維素氣凝膠。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基硅烷改性納米纖維素氣凝膠的方法，其特征是所述步驟（6）真空回收剩余的有機(jī)胺催化劑：吸附過程結(jié)束后，在溫度25-30℃、反應(yīng)釜絕對(duì)壓強(qiáng)為30-70kPa下，真空回收剩余的有機(jī)胺催化劑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基硅烷改性納米纖維素氣凝膠的方法，其特征是所述步驟（8）真空回收未反應(yīng)的氨基硅烷：反應(yīng)結(jié)束，在溫度為110-130℃，絕對(duì)壓強(qiáng)為80-140Pa條件下，真空回收未反應(yīng)的氨基硅烷，待氨基硅烷回收完畢，取出氨基硅烷化的納米纖維素氣凝膠。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨基硅烷改性納米纖維素氣凝膠的方法，其特征是所述步驟（9）制得相應(yīng)的氨基硅烷化的納米纖維素氣凝膠：該工藝方法制得氨基硅烷納米纖維素球形氣凝膠直徑收縮率1-3%；棒狀氣凝膠徑向、軸向收縮率分別為1-3%，1-4%， BET表面積600-800m²/g，平均孔徑為15-25nm，平均孔容為1.1-1.6 cm³/g，有機(jī)胺接枝密度為7-10mmolN/g，所得氣凝膠的橫斷面和縱切面的20000倍SEM圖像中，沒有氨基硅烷自聚形成的粘結(jié)體。