[發明專利]一種納米纖維素凝膠及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810119073.0
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108160053B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 李偉;劉守新;劉學華;馬春慧;羅沙;李堅
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20;C02F101/30
• 代理公司: 11569 北京高沃律師事務所
• 代理人: 劉奇

本發明提供了一種納米纖維素凝膠的制備方法，將纖維素材料和硫酸混合進行水解反應，得到納米纖維素懸浮液；將所述納米纖維素懸浮液與交聯劑、引發劑、粘合劑和促進劑混合，得到納米纖維素混合液；將所述納米纖維素混合液進行水熱反應，得到納米纖維素凝膠。采用本發明提供的方法制備得到的納米纖維素凝膠吸水率高且彈性性能好，可以應用于環境凈化領域中。本發明提供的方法操作簡單，易于實現大規模制備。

技術領域

本發明涉及納米復合材料技術領域，尤其涉及一種納米纖維素凝膠及其制備方法和應用。

背景技術

納米纖維素凝膠材料是一類具有高比表面積和優異吸附性能的納米多孔輕質材料，在環境保護和能源利用等領域有著廣泛的應用前景。現在凝膠材料逐漸由無機凝膠、有機聚合凝膠發展到天然高分子凝膠。無機凝膠密度相對較大，結構較脆；有機聚合凝膠力學性能相對較弱，不耐高溫。相比于前兩代凝膠，天然高分子凝膠具有生物可降解性、生物相容性和可再生性，開發可替代合成高分子材料的天然高分子凝膠對我國經濟的可持續發展和環境保護具有重要意義。新發展起來的纖維素凝膠以纖維素作為原料，成本低廉，來源廣泛，不僅具有它自身優異的生物性優勢，還具有良好的機械強度和韌性，在多種產業應用中更具優勢。

傳統制備納米纖維素凝膠的方法包括冷凍-解凍法和溶膠-凝膠法，但是制備得到的納米纖維素凝膠的吸水率低、彈性性能差，在實際應用中具有局限性。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種納米纖維素凝膠及其制備方法和應用，采用本發明提供的方法制備得到的納米纖維素凝膠吸水率高且彈性性能好。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種納米纖維素凝膠的制備方法，包括以下步驟：

將纖維素材料和硫酸混合進行水解反應，得到納米纖維素懸浮液；

將所述納米纖維素懸浮液與交聯劑、引發劑、粘合劑和促進劑混合，得到納米纖維素混合液；

將所述納米纖維素混合液進行水熱反應，得到納米纖維素凝膠。

優選的，所述纖維素材料包括棉纖維，針葉紙漿或闊葉紙漿。

優選的，所述硫酸的質量濃度為60～80％，所述纖維素材料的質量和硫酸的體積比為(5～20)g：(100～250)mL。

優選的，所述水解反應的溫度為20～45℃，水解反應的時間為0.5～3h。

優選的，所述水解反應后還包括：將所得水解物料依次進行洗滌和濃縮。

優選的，所述纖維素材料、交聯劑、引發劑的質量與粘合劑、促進劑的體積比為(0.05～0.25)g：(0.003～0.12)g：(1～5)mL：(0.01～0.1)mL。

優選的，所述水熱反應的溫度為80～160℃，水熱反應的時間為2～12h。

優選的，所述水熱反應后還包括：將所得水熱物料依次進行洗滌和干燥。

本發明提供了上述技術方案所述制備方法制備得到的納米纖維素凝膠。

本發明提供了上述技術方案所述納米纖維素凝膠在環境凈化領域中的應用。

本發明提供了一種納米纖維素凝膠的制備方法，將纖維素材料和硫酸混合進行水解反應，得到納米纖維素懸浮液；將所述納米纖維素懸浮液與交聯劑、引發劑、粘合劑和促進劑混合，得到納米纖維素混合液；將所述納米纖維素混合液進行水熱反應，得到納米纖維素凝膠。采用本發明提供的方法制備得到的納米纖維素凝膠吸水率高且彈性性能好，可以應用于環境凈化領域中。實施例的實驗結果表明，本發明提供的納米纖維素凝膠的吸水率可達800倍，彈性模量最高可達0.821Mpa；在實施例實驗條件下，對亞甲基藍和Pb²⁺的去除率達95％以上。