[發(fā)明專利]一種纖維素復(fù)合氣凝膠及其制備方法與應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114805915B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江學(xué)良;唐桂江;姚楚;游峰;劉仿軍;喻鵬;姚軍龍
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢工程大學(xué)
• 主分類號: C08J9/28
• 分類號: C08J9/28;C08J3/075;C08J3/24;C08L1/04;C08L29/04;C08L71/02;G10K11/162
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42231
• 代理人: 姜婷

本發(fā)明公開了一種纖維素復(fù)合氣凝膠及其制備方法與應(yīng)用，纖維素復(fù)合氣凝膠的制備包括以下步驟：S1.將微晶纖維素分散于溶劑中，?10℃～?20℃下冷凍后解凍，得到微晶纖維素溶液；S2.以微晶纖維素溶液、改性材料的水溶液為原料，加入交聯(lián)劑，進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，得到纖維素復(fù)合水凝膠粗品；S3.將纖維素復(fù)合水凝膠粗品用清洗液清洗，并于清洗液中溶脹平衡，得到纖維素復(fù)合水凝膠；S4.將纖維素復(fù)合水凝膠于?20～?30℃下冷凍形成纖維素復(fù)合水凝膠凍膠，而后在?50℃～?70℃，壓強(qiáng)≤23Pa條件下冷凍干燥，即得纖維素復(fù)合氣凝膠；其中，改性材料為聚乙烯醇或聚乙二醇，得到的纖維素復(fù)合氣凝膠作為吸聲材料力學(xué)性能好、吸聲性能優(yōu)異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及吸聲材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種纖維素復(fù)合氣凝膠及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

噪聲污染已成為除水污染，大氣污染，土壤污染外人們所關(guān)注的問題。因其不同的生產(chǎn)環(huán)境，噪聲可分為工業(yè)噪聲，交通噪聲，建筑噪聲和生活噪聲，不同程度的干擾著人們的正常生活。

氣凝膠是一種固體物質(zhì)形態(tài)，由于具有低聲速特性，使其成為一種理想的聲學(xué)延遲或高效隔音材料，氣凝膠內(nèi)部充滿了兩端開放并與表面相通的納米孔，因此聲音在其中傳播時，聲能將被其大量存在的孔壁大大消耗，這使得氣凝膠具有比普通多孔材料高數(shù)十倍的吸聲效果，氣凝膠作為一種新型吸聲材料，不但吸聲效果更好，且超輕質(zhì)，無污染，其用途將非常廣泛，尤其是纖維素氣凝膠，其高孔隙率、大比表面積、低密度、高絕緣性、低導(dǎo)熱性、可持續(xù)性、生物可降解性和低成本等特點成為生物聚合物材料中的領(lǐng)跑者。因此，纖維素氣凝膠特殊的開孔結(jié)構(gòu)使其也常用于建筑和飛機(jī)的聲學(xué)設(shè)計，以吸收聲波，豐富的孔隙，可以增加聲能在材料中的傳播路徑，從而使更多的聲能得以耗散。

但由于纖維素鏈具有剛性的特點，制備得到的纖維素氣凝膠較脆，孔徑分布不均勻，力學(xué)性能較差，需要對其進(jìn)行改性以增強(qiáng)纖維素氣凝膠機(jī)械性能，可以更好的維持內(nèi)部孔狀結(jié)構(gòu)，近而提升其吸聲性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種纖維素復(fù)合氣凝膠及其制備方法與應(yīng)用，力學(xué)性能好、吸聲性能優(yōu)異。

為達(dá)到上述技術(shù)目的，本申請采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本申請?zhí)峁┮环N纖維素復(fù)合氣凝膠的制備方法，包括以下步驟：

S1.將微晶纖維素分散于溶劑中，-10℃～-20℃下冷凍后解凍，得到微晶纖維素溶液；

S2.以微晶纖維素溶液、改性材料的水溶液為原料，加入交聯(lián)劑，進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，得到纖維素復(fù)合水凝膠粗品；

S3.將纖維素復(fù)合水凝膠粗品用清洗液清洗，并于清洗液中溶脹平衡，得到纖維素復(fù)合水凝膠；

S4.將纖維素復(fù)合水凝膠于-20～-30℃下冷凍形成纖維素復(fù)合水凝膠凍膠，而后在-50℃～-70℃，壓強(qiáng)≤23Pa條件下冷凍干燥，即得纖維素復(fù)合氣凝膠；

其中，改性材料為聚乙烯醇或聚乙二醇，優(yōu)選的，改性材料為聚乙烯醇。

優(yōu)選的，步驟S1中，溶劑為NaOH，尿素和去離子水的混合物。

優(yōu)選的，步驟S3中，清洗液為乙醇的水溶液。

優(yōu)選的，步驟S4中，壓強(qiáng)為23Pa。

優(yōu)選的，微晶纖維素的粒徑為50±5μm。

優(yōu)選的，交聯(lián)劑包括N,N-二甲基雙丙烯酰胺、丁二醇二縮水甘油醚、戊二醛、環(huán)氧氯丙烷中的一種或幾種。

優(yōu)選的，微晶纖維素與改性材料的質(zhì)量比為1-4:1-2，更為優(yōu)選的，微晶纖維素與改性材料的質(zhì)量比為1:2。

優(yōu)選的，微晶纖維素溶液中，微晶纖維素的質(zhì)量占比為2～8％，更為優(yōu)選的，微晶纖維素的質(zhì)量占比為4％。