[發明專利]一種α?Al2O3?植物纖維復合材料及其制備與應用

在審

• 申請號: 201710993425.0
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107876021A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 黃新文;伊欣欣;朱舒懿;沈林葉;徐璐
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/30;B01D53/02;B01D53/26
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 黃美娟,朱思蘭

(一)技術領域

本發明涉及一種負載α型三氧化二鋁納米顆粒的植物纖維復合材料及其制備方法，以及作為干燥劑的應用。

(二)背景技術

干燥劑是日常生活中常使用的物件。目前市場上的干燥劑各種各樣。根據內裝材料可分為：硅膠干燥劑、活性炭干燥劑、氯化鈣干燥劑、氧化鋁干燥劑、石灰干燥劑等，其廣泛應用于食品、藥品、電子產品、服裝鞋帽等行業領域。干燥劑是為了控制環境中的相對濕度、防止物品受潮。目前市場上的干燥劑吸濕率低、吸附能力有限，甚至有可能造成環境污染。植物纖維是一種數量大、可再生資源，同時其具有的多孔結構具有良好的吸附性能；Al₂O₃是地殼中含量非常豐富的一種氧化物。Al₂O₃有許多同質異晶體，根據研究報道的變種有10多種，主要有3種：α-Al₂O₃、β-Al₂O₃、γ-Al₂O₃。其中α-Al₂O₃是最穩定的一種無色晶體粉末，其吸水率極好。

目前已有將植物纖維半碳化的專利方法，其主要的植物纖維原料是稻草、麥秸稈或玉米稈。將植物纖維半碳化后，其表面碳化，內部具有植物纖維的韌性，同時兼具纖維的多孔吸附性。將稻草放入馬弗爐爐膛中室溫升溫至310℃保溫30min，隨爐降溫至室溫即得到半碳化稻草纖維，其碳化比比例約為30％。植物纖維斷面孔尺寸為50～250μm，纖維外層完全碳化，由互相連通的孔所組成，孔壁厚度為100nm左右，空洞面積比例占總面積70％以上。

目前已有制備α型三氧化二鋁納米顆粒的專利方法。在本發明制備方法中直接使用納米粒子成品。

(三)發明內容

本發明的目的是制備一種干燥劑，將極具吸水性α型三氧化二鋁納米顆粒負載在有吸附性能的植物纖維上，制成的成品具有的優點在于：防潮性能好，可吸附有害氣體，可重復使用。該發明原料來源廣泛，成本低廉，無污染，工藝簡單，實現綠色生產。

本發明的技術方案如下：

一種α-Al₂O₃-植物纖維復合材料，按如下方法制備得到：

(1)以天然植物枝條為原料，在低氧(氧氣含量≤1％)或無氧環境中，升溫至所述天然植物枝條的著火點～低于著火點20℃的溫度范圍內進行碳化30～120min，之后降至室溫，得到半碳化植物纖維；

所述天然植物枝條為稻草、麥秸稈或玉米稈；其中，所述稻草的著火點為313℃、麥秸稈的著火點為330℃、玉米稈的著火點為344℃；

(2)將α型Al₂O₃納米顆粒以料液質量比1：2-4溶解于去離子水中，得到Al₂O₃膠體；將步驟(1)所得半碳化植物纖維浸漬于Al₂O₃膠體中，在20-30℃、30-40KHz超聲條件下攪拌2-4h，然后靜置(24h)，過濾，洗滌，收集固體物質，在惰性氣體(如氬氣)保護下，于100-150℃烘箱中干燥，得到所述α-Al₂O₃-植物纖維復合材料。

本發明中，所述α型Al₂O₃納米顆粒可按照已知方法進行制備，例如參考馮勛,李冠峰,尹衛東,郭文博,王利亞.一種α型納米三氧化二鋁粒子的制備方法[P].河南：CN102951662A,2013-03-06.專利中記載的方法。

本發明所述室溫為20～30℃。

本發明制得的α-Al₂O₃-植物纖維復合材料可作為干燥劑用于吸附水分及有害氣體(如甲醛)。并且，使用過的產品可在惰性氣體流動條件下高溫(120℃)干燥后重復使用，重復使用的次數通常為10～12次。

本發明的有益效果在于：本發明使用的植物纖維來源廣泛，半碳化后，其表面形成碳化層，內部仍具有韌性，并且兼具多孔吸附性。α型三氧化二鋁納米顆粒具有極強的吸水性。將α型三氧化二鋁納米顆粒負載到半碳化的植物纖維上后，制得的產品具有良好的防潮功能，同時植物纖維具有的多孔結構可以吸附環境中的有害物質。三氧化二鋁作為吸水劑，在吸水后不會發生體積的改變，因此不會堵塞植物纖維的孔道，不對植物纖維載體的吸附性能產生影響。吸潮后的干燥劑可在惰性氣體流動條件下高溫干燥，重復使用。