[發明專利]一種環保型海綿材料制備方法

在審

• 申請號: 201910050746.6
• 申請日: 2019-01-20
• 公開（公告）號: CN109776868A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 王忠良
• 申請（專利權）人: 王忠良
• 主分類號: C08L1/02
• 分類號: C08L1/02;C08L5/14;C08L5/00;C08J9/08;C08J9/10;C08F251/02;C08F222/38
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本發明公開了一種環保型海綿材料制備方法，該環保型海綿材料主要采用纖維素漿粕制備，該方法采用氫氧化鈉和硫脲混合液對纖維素漿粕進行預處理，獲得的纖維素漿粕的溶解液，再進行適當塑化交聯反應制得纖維素吸水型海綿材料；通過本發明方法制得的纖維素高分子海綿材料呈白色多孔狀，且塑性和力學強度增強，使用性能和耐久性能增加，吸水倍率達到15～30g/g，材料的拉伸強度為0.30～0.55MPa，撕裂強度為0.30～0.50kN/m。

技術領域

本發明涉及天然高分子材料制備方法，具體是利用纖維素漿粕制備一種環保型海綿材料的工藝技術，屬于天然高分子材料領域。

背景技術

海綿作為一種日常生活用品，已經存在了幾十年的歷史?，F在市場上銷售的海綿類用品，主要是由聚氨酯和聚苯乙烯制備而成，不但其生產過程會污染環境，而且廢棄后的海綿很難降解。特別是用于人體衛生、家庭洗滌和護膚用品時，長時期接觸將會對人體產生一定的負面影響。海綿的原料主要來源于石油，隨著石油這類不可再生資源的不斷減少，該原料的來源也已成為一個嚴峻的問題。近年來，人們對環保有了進一步的認識，勢必要有一種新的環保型海綿將其替代。因此人們致力于研發環保、天然的生物海綿用于化妝品、高科技吸附劑等對于品質要求較高的產品。隨著可持續發展科學研究的不斷推進和加強，石油海綿的替代品逐漸被重視起來。其中天然植物聚糖高分子海綿，尤其是纖維素海綿就是現今科學領域發展較為迅速的代用品之一。纖維植物聚糖高分子是自然界中最普遍的一種天然資源，不但來源廣泛，而且可以通過光合作用不斷“再生”。纖維植物中聚糖高分子材料主要包括纖維素和半纖維素，其中纖維素含量較高。纖維素是β，D-吡喃式葡萄糖基由1，4-糖苷鍵鏈接而成的直鏈高分子聚合物。而半纖維素則是植物纖維原料中非纖維素的碳水化合物高分子的總稱，與纖維素不同，半纖維不是均一聚糖，而是一群復合聚糖的總稱，根據植物原料的不同，復合聚糖的組分也不同。

植物聚糖海綿不僅延續了纖維素和半纖維素在自然條件下很容易降解的特性，而且所制的纖維素海綿吸液性能和親液性能較強，是一種環境友好型的高分子材料。

在生產聚糖海綿的工藝中最為重要的環節就是溶解聚糖高分子，尤其是結晶度較高的纖維素。纖維素能否在很少降解的情況下充分的溶解關系著后續塑化交聯反應性能的強弱，以及海綿材料的發泡成孔成形作用能否成功。

纖維素是由β-D-吡喃式葡萄糖所構成的直鏈天然高分子聚合物，因此具有大量的羥基。羥基和羥基之間能夠形成氫鍵連接，那些排列整齊致密的區域便形成了纖維素結晶區，而排列較為疏松散亂的區域則為纖維素無定形區。正是由于結晶區的存在，纖維素在大部分極性溶劑中很難被溶解，特別是聚合度較高時，比如棉纖維素，溶解更加困難。目前，溶解纖維素的溶劑可分為衍生化溶劑和非衍生化溶劑，其中非衍生化溶劑又可分為水相非衍生化溶劑和非水相衍生化溶劑。衍生化溶劑在溶解纖維素的過程中需要通過共價鍵引入新的功能基團，形成纖維素中間體，從而破壞纖維素氫鍵，尤其是結晶區的氫鍵，從而溶解纖維素。而非衍生化溶劑主要通過分子間的偶極力的作用，物理溶解纖維素，纖維素和溶劑間不發生化學反應。因此，從溶解工藝上來分析，非衍生化溶劑溶解纖維素步驟較為簡潔，操作簡單，易于控制。在非衍生化溶解體系中堿水溶液體系藥品價廉易得，且研究應用較多，體系成熟；而無機金屬熔鹽水合物，例如氫氧化鈉、氫氧化鉀可以溶解DP值高達1500的纖維素，溶解能力強。