[發明專利]一種滌棉混紡織物制備纖維素氣凝膠的方法

在審

• 申請號: 201910167489.4
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109912835A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 呂興梅;李曉前;劉博;何宏艷;徐俊麗;周清;張鎖江
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08J11/26;C08L1/02
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明公開了一種滌棉混紡織物制備纖維素氣凝膠材料的方法，其主要特征在于制備過程中不使用酸堿，以滌棉混紡織物為原料制備纖維素氣凝膠。針對滌棉混紡織物存量大、利用難和污染嚴重的情況，對其進行降解分離再利用。主要過程如下：首先，將滌棉混紡織物進行洗滌、降解和分離，回收得到純凈的棉纖維；再用離子液體溶解棉纖維，通過再生劑使纖維素再生成水凝膠，冷凍干燥后得到氣凝膠。制備出的纖維素氣凝膠可降解、熱穩定性好、結構均一且擁有較高的比表面積和孔隙率，可以用在污水處理、染料吸收、催化等方面，以達到滌棉混紡織物的高值化利用。

技術領域

本發明涉及一種滌棉混紡織物制備纖維素氣凝膠的方法，具體涉及滌棉織物回收利用制備材料的技術領域。

背景技術

隨著社會的發展和進步，人們越來越關注資源環境的可持續發展。但可利用的自然資源日趨減少，且工業生產、日常用品所產生的污染物和廢棄物不當的處理更加劇了環境的污染。所以，在尋找新的可替代、可再生能源的同時，將固體廢棄物加以回收并實現其高值化利用迫在眉睫。

在紡織工業中，滌棉混紡織物是消耗量巨大的紡織材料，因其強度高、壽命長、韌性好等特點，被廣泛用在服裝、家居用品及工業用布等領域。此類混紡織物由滌綸纖維和棉纖維混合紡紗制得，根據具體的產品要求，可由不同比例混和紡織得到。滌綸是聚對苯二甲酸乙二醇酯經過合成紡絲而得的纖維，棉纖維的主要成分是纖維素，一般由棉花經過加工得到。然而，每年至少有當年消費量20％以上的滌綸會成為廢棄物，大量的廢舊混紡織物被直接填埋或焚燒，難以回收利用，而且會對環境造成極大的破壞。將滌棉混紡材料加以回收利用成為了重要的研究課題。

降解后的滌棉混紡織物為棉纖維，其主要成分纖維素具有良好的生物相容性、可降解性，是一種無毒、無污染的環境友好型材料。纖維素是葡萄糖結構單元通過1,4糖苷鍵連接而成的天然線性高分子，可溶于離子液體等溶劑，因其帶有大量可反應的羥基，可以通過分子內和分子間氫鍵進行凝膠化，經過溶劑置換和冷凍干燥，就可以得到交聯的多孔材料——氣凝膠。纖維素氣凝膠除了具有低密度、高孔隙率、高比表面積和低熱導率等一系列優良的性質之外，還是無毒、可降解、有生物相容性的，通常可應用于國防軍工、航空航天、生命組織、工業工程等領域，可用來制作超高效隔熱保溫材料、超級電容器、催化劑載體、污水吸附材料等，實現廢舊滌棉混紡材料的高值化利用。

發明內容

針對滌棉混紡織物污染嚴重難以回收利用的問題，本發明公開了一種滌棉混紡織物制備纖維素氣凝膠的方法，其特征在于制備方法是按下述步驟進行：

(1)把滌棉混紡織物剪成塊狀，在NaOH溶液中洗滌并烘干，離子液體洗凈烘干。

(2)將混紡織物投入乙二醇溶液中，加入催化劑加熱，將滌綸降解后，用水和乙二醇分別洗滌剩余織物并烘干，得到棉纖維。

(3)離子液體溶解棉纖維，將溶解好的溶液倒入模具后脫泡處理，加再生劑再生出水凝膠，經過溶劑置換去除離子液體；先預凍再冷凍干燥得到氣凝膠。

本發明的技術方案如下：

將滌棉混紡織物在一定條件下降解分離，回收得到棉纖維，用離子液體溶解棉纖維并再生，溶劑置換后冷凍干燥得到再生纖維素氣凝膠，用來吸附剛果紅和考馬斯亮藍等染料。

1.原料的預處理

將滌棉混紡織物剪成塊狀，浸泡在NaOH溶液中加熱攪拌，去除織物中的油脂等雜質，再用去離子水洗凈并烘干備用。為了達到更好的溶解效果，用于溶解纖維素的離子液體需用乙酸乙酯洗滌多遍去以除雜質，旋蒸后在真空干燥箱中進行干燥，直到離子液體中水分含量低于1％。

2.降解滌棉混紡織物