[發(fā)明專利]一種異相制備GN@纖維素基固-固相變纖維的方法及應用

有效

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• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110629551B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設計）人: 韓娜;錢勇強;張興祥;李偉;張總宣
• 申請（專利權）人: 天津工業(yè)大學
• 主分類號: D06M15/263
• 分類號: D06M15/263;C09K5/14;D06M101/06
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞

1.一種異相制備GN@纖維素基固-固相變纖維的方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

(1)纖維素纖維分散：將纖維素纖維分散于溶劑A中，得到纖維素纖維分散液；

(2)表面接枝改性：將鹵代酰鹵單體與纖維素反應，得到纖維素酯；

(3)SI-ATRP法反應：將步驟(2)得到的纖維素酯、石墨烯GN和加入到溶劑B中分散均勻后，加入配體、催化劑和烷基丙烯酸酯在50～90℃的惰性氣體環(huán)境下反應4～8h，得到反應混合物；

所述配體、催化劑、纖維素酯中鹵素和烷基丙烯酸酯的摩爾比為1:1:1～5:20～1000；所述GN的質(zhì)量為纖維素酯和烷基丙烯酸酯的總質(zhì)量的0.1～20％；

所述溶劑B為能夠溶解纖維素酯的溶劑；所述催化劑為溴化亞銅、氯化亞銅或氯化亞鐵；所述配體為N,N,N',N,'N”-五甲基二亞乙基三胺、三(2-吡啶基甲基)胺、三(2-甲胺基)乙胺或1,1,4,7,10,10-六甲基三亞乙基四胺；

所述石墨烯片徑為100～5000nm；

所述烷基丙烯酸酯為十二烷基丙烯酸酯、十四烷基丙烯酸酯、十六烷基丙烯酸酯、十八烷基丙烯酸酯、二十烷基丙烯酸酯或二十二烷基丙烯酸酯；

(4)純化：將步驟(3)得到的反應混合物純化后得到GN@纖維素-g-聚烷基丙烯酸酯固-固相變纖維。

2.根據(jù)權利要求1所述的異相制備GN@纖維素基固-固相變纖維的方法，其特征在于步驟(1)具體是：將干燥的纖維素纖維在65～95℃的溫度下攪拌分散于溶劑A中，得到質(zhì)量分數(shù)為5～50wt％的纖維素纖維分散液；所述溶劑A為與纖維素和鹵代酰鹵單體均不反應的溶劑。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的異相制備GN@纖維素基固-固相變纖維的方法，其特征在于步驟(1)中，所述纖維素纖維為棉漿粕、棉短絨、棉花、木漿粕、竹漿粕或脫脂棉；所述溶劑A是多聚甲醛、二甲基亞砜、二氯甲烷、N,N-二甲基乙酰胺或N,N-二甲基甲酰胺。

4.根據(jù)權利要求1所述的異相制備GN@纖維素基固-固相變纖維的方法，其特征在于步驟(2)具體是：在-10～10℃的低溫環(huán)境中將鹵代酰鹵單體滴加到步驟(1)得到的纖維素纖維分散液中，與纖維素反應；滴加完畢后，再置于室溫下反應2～6h；然后加熱至45～55℃反應2～4h；反應完成后除去未反應的原料和副產(chǎn)物，純化后得到纖維素酯；所述鹵代酰鹵單體與纖維素單元環(huán)中羥基的摩爾比為1～6:1。

5.根據(jù)權利要求1或4所述的異相制備GN@纖維素基固-固相變纖維的方法，其特征在于步驟(2)中，所述鹵代酰鹵單體為氯代酰氯、溴代酰氯、碘代酰氯、氯代酰溴、溴代酰溴或碘代酰溴。

6.根據(jù)權利要求5所述的異相制備GN@纖維素基固-固相變纖維的方法，其特征在于所述鹵代酰鹵單體為2-溴代丙酰溴、2-溴代異丁酰溴、氯化乙酰氯或2-氯丙酰氯。

7.根據(jù)權利要求1所述的異相制備GN@纖維素基固-固相變纖維的方法，其特征在于步驟(3)中，所述溶劑B為二氯甲烷、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜或四氫呋喃中的至少一種。

8.根據(jù)權利要求1所述的異相制備GN@纖維素基固-固相變纖維的方法，其特征在于步驟(4)具體是：將步驟(3)得到的反應混合物抽濾得到沉淀，用溶劑B洗滌沉淀，除去未反應的烷基丙烯酸酯、烷基丙烯酸酯的均聚物和副產(chǎn)物；然后再用乙醇洗滌沉淀，去除殘留的溶劑B；真空干燥后，得到GN@纖維素-g-聚烷基丙烯酸酯固-固相變纖維。

9.一種由權利要求1-8任一項所述異相制備GN@纖維素基固-固相變纖維的方法制備得到的GN@纖維素-g-聚烷基丙烯酸酯固-固相變纖維。

10.一種權利要求9所述GN@纖維素-g-聚烷基丙烯酸酯固-固相變纖維在薄膜制備中的應用，具體是將GN@纖維素-g-聚烷基丙烯酸酯固-固相變纖維在300～800MPa的壓力、30～100℃的溫度下壓膜成型，得到固-固相變薄膜。