[發明專利]一種具有光應激親疏水轉換響應功能的纖維素氣凝膠微球及其制備方法

有效

• 申請號: 201910338974.3
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110052228B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 彭新艷;劉云鴻
• 申請（專利權）人: 泉州師范學院
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發明公開了一種具有光應激親疏水轉換響應功能的纖維素氣凝膠微球及其制備方法。該方法以脫脂棉作為原料制備纖維素水溶膠，利用反相懸浮及常壓干燥得到纖維素氣凝膠微球，并通過單寧酸的橋接作用將二氧化鈦負載在纖維素氣凝膠微球表面，實現本發明具有特殊光應激親疏水轉換響應功能的纖維素氣凝膠微球的制備。本發明制備工藝流程簡單，設備要求低；生產原料價格低廉，溶劑易回收，成本低，產率高；制備過程不必經過傳統氣凝膠常壓干燥繁瑣的溶劑置換過程，便于規模化工業生產。所制備的微球為球形顆粒，平均粒徑可在1~2000μm范圍內調控，且具有光應激親疏水轉換響應功能，可應用于油水分離、隔熱、色譜分離、催化、生物載藥和血液凈化等領域。

技術領域

本發明涉及一種氣凝膠微球的制備方法，具體涉及一種具有光應激親疏水轉換響應功能的纖維素氣凝膠微球及其制備方法。

背景技術

氣凝膠是一種以納米量級粒子相互聚集構成納米多孔網絡結構，并在孔隙中充滿氣態分散介質的一種高分散固態材料，因其具有納米多孔結構、低密度、低介電常數、低導熱系數、高孔隙率、高比表面積等特點，在力學、聲學、熱學、光學等諸方面顯示出獨特性質，在航天、軍事、石油、化工、礦產、通訊、醫用、建材、電子、冶金等眾多領域有著廣泛而巨大的應用價值，被稱為“改變世界的神奇材料”，近年來的發展十分迅速。

纖維素氣凝膠是近年發展起來的一類新型氣凝膠材料。纖維素是地球上儲量豐富的綠色可再生資源，纖維素氣凝膠除了具有傳統氣凝膠材料的諸多優點外，還具有韌性好、易加工、制備過程簡單、結構可控、來源豐富可再生、良好的生物相容性和可降解性等無機氣凝膠無法比擬的特性，因此纖維素氣凝膠成為一類應用前景廣闊、極具開發價值的新材料。球形纖維素微球微顆粒具有規則的形狀，有其組成的粉體氣凝膠材料具有較低的表觀密度和較好的流動性，有利于其在隔熱，色譜分離、催化、油水分離、藥物可控釋放、血液凈化領域等方面的應用。

浸潤性是纖維素氣凝膠材料表面的重要性質之一，如能夠通過外界刺激，如光、熱和pH值等，來方便、精確地調控纖維素氣凝膠材料表面浸潤性，使之在親水和疏水狀態下轉換，將賦予纖維素氣凝膠材料特殊的功能特點，拓展其應用范圍。目前針對氣凝膠材料，尤其是纖維素氣凝膠微球材料，其制備方法存在復雜，工藝繁瑣，設備復雜昂貴、干燥工藝耗能高、危險性大等缺點。研究和開發一種成本低、工藝簡單的制備球形纖維素氣凝膠微球顆粒、且賦予纖維素氣凝膠微球材料特殊響應性浸潤性變化的功能特點，具有十分重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點和不足，提供一種具有特殊光應激親疏水轉換響應功能的纖維素氣凝膠微球及其制備方法。該方法以脫脂棉作為原料制備纖維素水溶膠，利用反相懸浮及溶膠凝膠方式實現纖維素凝膠微球的成型，在硅烷改性劑的作用下實現纖維素凝膠微球的疏水改性和溶劑置換的同步進行，通過常壓干燥得到纖維素氣凝膠微球；在此基礎上，通過單寧酸的橋接作用將二氧化鈦負載在纖維素氣凝膠微球表面，實現本發明具有特殊光應激親疏水轉換響應功能的纖維素氣凝膠微球的制備。

本發明的目的通過以下方式來完成：

一種具有光應激親疏水轉換響應功能的纖維素氣凝膠微球的制備方法，包括如下步驟：

（1）纖維素氣凝膠微球的制備

將氫氧化鈉、尿素、去離子水混合，預冷至0 ~ -25℃，取出，加入脫脂棉，攪拌溶解，得到纖維素水溶膠；將纖維素水溶膠、去離子水、交聯劑混合，得到水相；將低表面張力溶劑和表面活性劑攪拌混合均勻，得到油相；將水相和油相混合，通過攪拌使體系形成懸浮液后，加入硅烷改性劑，40~80℃加熱條件下攪拌反應3h~10h，反應結束后，靜置，過濾，洗滌，干燥，得到纖維素氣凝膠微球；

（2）具有光應激親疏水轉換響應功能的纖維素氣凝膠微球的制備