[發明專利]一種超疏水的木質纖維粉末及其制備方法

在審

• 申請號: 201811282418.0
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109468831A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 田君飛;唐華;石聰燦;陳廣學;徐軍飛;吳靜
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: D06M11/79
• 分類號: D06M11/79;D06M13/517;D06M101/04
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

本發明涉及一種超疏水的木質纖維粉末及其制備方法，屬于功能性生物質材料開發領域。目的在于提高木質纖維生物質原料的利用價值，同時解決超疏水材料制備工藝復雜、成本較高的問題。本發明涉及的一種超疏水的木質纖維粉末及其制備方法，包括以下步驟：(1)采用粉碎機將木質纖維素原料粉碎成粉料；(2)將步驟(1)制得的木質纖維粉末接枝二氧化硅粒子；(3)將步驟(2)制得的接枝了二氧化硅粒子的木質纖維粉末固體加入硅烷偶聯劑進行超疏水改性，制得超疏水木質纖維粉末。本發明制備的超疏水木質纖維粉末屬于高附加值產品，拓寬了木質纖維生物質原料的資源化利用，降低了疏水材料的生產成本，制備工藝簡單，容易控制。

技術領域

本發明屬于功能性生物質材料開發領域，主要涉及一種超疏水的木質纖維粉末及其制備方法。

背景技術

木質纖維生物質是光合作用產生的有機物。綠色植物利用葉綠素通過光合作用將太陽能轉化為化學能儲存在木質纖維生物質中，通過一定的方法，即可生成一種環境友好、可再生的低碳能源，具有來源廣、儲量豐富、可再生、低污染等優點，木質纖維生物質廣泛存在于自然界中，其主要成分是纖維素、半纖維素和木質素。

木質纖維生物質原料具有含碳量高、灰分低、來源豐富、可再生、來源廣泛、廉價易得等特點，成為很多材料制備的前驅體。如鋸末、杏核、油茶殼、花生殼、椰子殼、玉米芯等可作為制備活性炭的原料；以黑芝麻、黑木耳、紫菜、香菇等木質纖維生物質為前驅體制備碳納米管；此外，研究人員以雜草、塑料、花瓣、甘蔗渣、報紙為前驅體在鎳片和Cu箔上生長石墨烯。以木質纖維生物質為原料制備各種材料可以有效實現其資源化、高值化和商品化，不僅能節約資源也可以有效地降低生產成本，同時還可以減少對環境的污染。

近年來，由于頻繁發生的油污染事故，使得油污染成為備受關注的全球性環境問題，因此急需發展一種用于分離/去除水中污染物的方法。超疏水材料是一種與水接觸角大于等于150°的材料，由于其具有超疏水超親油特性，使得其在水油分離領域具有極好的應用前景。三維多孔材料大的表面積和表面粗糙度使得其在吸附過程中具有較好的吸附動力學，可較快的達到吸附平衡，可作為油吸附劑的一種潛在材料。三維多孔結構超疏水材料不僅可為油相提供巨大的存儲空間，經過機械擠壓即可達到將吸附的油相快捷分離，便于其循環利用。因此，如何在三維多孔材料基底進行簡單、易操作的改性制備超疏水材料成為要解決的主要問題。

將超疏水表面構造在網狀或多孔性物質上，可以實現油水分離，這在控制或減輕由石油頻繁泄露所引起的海洋污染方面展現出巨大的應用潛力，十分有助于保護海洋環境和推動海洋產業的可持續發展。然而，目前超疏水材料在制備的工藝和過程中還存在著一些問題：大部分超疏水材料為了提高其超疏水性能，對其表面采用含氟類化學物質進行低表面能修飾，大大提高了其成本；很多超疏水材料制備步驟復雜，制備條件苛刻，制備周期長；并且超疏水材料表面在外界環境作用下其超疏水性能易遭到破壞。以上這些問題制約了超疏水材料在油水分離領域的實際應用，因此價格低廉的原料，簡單的制備過程，表面強的機械穩定性將是未來制備超疏水表面的研究熱點。

綜上，木質纖維生物質原料作為一種廉價易得、來源豐富、可再生的蓬松多孔性材料，具有制備疏水材料的可能；現有超疏水材料的制備工藝復雜，成本較高，周期長，并且其超疏水性能不穩定。在此基礎上，我們將疏水性與木質纖維生物質原料有機結合，制備出超疏水的木質纖維生物質材料，將會進一步地拓寬木質纖維生物質原料的應用，提高其經濟價值，同時有助于解決疏水材料成本高、制備工藝復雜等問題。

發明內容

針對現有超疏水材料的制備工藝復雜，成本較高，周期長，并且其超疏水性能不穩定的缺陷，本發明的目的在于提高木質纖維生物質原料的利用價值，同時解決超疏水材料的高成本問題，提供了一種超疏水的木質纖維粉末及其制備方法，該超疏水的木質纖維生物質材料充分利用了木質纖維生物質原料疏松、多孔、價廉的優點，結合現有的超疏水技術，制備出有極大應用前景的超疏水木質纖維生物質材料。

本發明所采用的技術方案是：一種超疏水的木質纖維粉末及其制備方法，包括以下步驟：