一種輕質高強纖維素氣凝膠的制備方法技術

一種輕質高強纖維素氣凝膠的制備方法，本發明專利技術涉及纖維素氣凝膠的制備方法。本發明專利技術要解決現有的纖維素氣凝膠力學強度低、易碎不能稱重的問題。方法：配置纖維素溶液，然后將纖維素溶液冷凍并解融循環1次～100次，得到循環處理后的纖維素溶液，然后將循環處理后的纖維素溶液加入到酸性溶液中凝膠并置換及干燥，即得到輕質高強的纖維素氣凝膠。本發明專利技術制備的纖維素氣凝膠強度高，制備過程簡單，原料來源廣泛、成本低廉且環保綠色。本發明專利技術用于一種輕質高強纖維素氣凝膠的制備方法。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】，本專利技術涉及纖維素氣凝膠的制備方法。本專利技術要解決現有的纖維素氣凝膠力學強度低、易碎不能稱重的問題。方法：配置纖維素溶液，然后將纖維素溶液冷凍并解融循環1次～100次，得到循環處理后的纖維素溶液，然后將循環處理后的纖維素溶液加入到酸性溶液中凝膠并置換及干燥，即得到輕質高強的纖維素氣凝膠。本專利技術制備的纖維素氣凝膠強度高，制備過程簡單，原料來源廣泛、成本低廉且環保綠色。本專利技術用于。【專利說明】
本專利技術涉及纖維素氣凝膠的制備方法。
技術介紹
氣凝膠是一種用氣體代替凝膠中的液體而本質上不改變凝膠本身的網絡結構或體積的特殊凝膠，是水凝膠或有機凝膠干燥后的產物。它具有納米級的多孔結構和高孔隙率等特點，是目前所知密度最小的固體材料之一。由于氣凝膠材料的分散介質是氣體，且作為凝膠網絡骨架的固體相，以及網絡的空隙結構均為納米級別，這種連續三維納米網絡結構使其具有獨特的性能，如高孔隙率，高比表面積，低熱傳導系數，低介電常數，低光折射率，低聲速等。這些獨特的性質不僅使得該材料在基礎研究中引起人們興趣，而且在許多領域蘊藏著廣泛的應用前景。在經過無機氣凝膠如SiO2氣凝膠和有機氣凝膠如間苯二酚/甲醛(RF)和三聚氰胺/甲醛(MF)氣凝膠的發展，纖維素氣凝膠作為新生的第三代氣凝膠材料，超越了硅氣凝膠和聚合物基氣凝膠，在具備傳統氣凝膠特性的同時融入了自身的優異性能，如良好的生物相容性和可降解性，在制藥業、化妝品等方面具有很大的應用，是一個不斷發展的生物類聚合物材料，已成為國內外研究者關注的熱點。但纖維素氣凝膠是利用纖維素分子在超微結構層面上的氫鍵連接而形成的多孔結構，而纖維素上的許多羥基無法形成有效的氫鍵作用，使得纖維素氣凝膠的強度低，易碎。綜上所述，現有的纖維素氣凝膠存在力學強度低，因易碎而不能稱重的問題。
技術實現思路
本專利技術是要解決現有的纖維素氣凝膠力學強度低、易碎不能稱重的問題，而提供了。，具體是按照以下步驟進行的:一、按質量份數稱取1份~100份的Na0H、0.1份~100份的聚乙二醇、10份~100份的水和2份~50份纖維素；首先將1份~100份的Na0H、0.1份~100份的聚乙二醇和10份~100份的水混合均勻，然后加入2份~50份纖維素，攪拌至完全溶解，得到纖維素溶液；二、然后將纖維素溶液封裝到模具中，于-100°C~_5°C冷凍，冷凍時間為Ih~24h，然后將冷凍后的纖維素溶液在O°C~100°C的溫度下解融，并在攪拌速度為IOOr/min ~1000r/min 下攬拌 Ih ~24h ；三、 重復步驟二 I次~100次，得到循環處理后的纖維素溶液；四、將步驟三得到的循環處理后的纖維素溶液加入到酸性溶液中凝膠，得到纖維素凝膠；五、向纖維素凝膠中依次加入去離子水、無水乙醇和叔丁醇進行置換，得到置換后的纖維素凝膠；六、將置換后的纖維素凝膠干燥，得到輕質高強的纖維素氣凝膠。本專利技術的有益效果是:一、本專利技術制備的纖維素氣凝膠強度高，最大載荷可達到50N~200N、密度低(0.01g/cm3~0.lg/cm3)，解決了纖維素氣凝膠一貫易碎不能承重的缺陷；二、本專利技術提供的制備方法，制備過程簡單，不需要昂貴設備，原料來源廣泛、成本低廉且環保綠色，制備方法安全性高，不會給環境帶來污染；三、本專利技術所用纖維素來源廣泛，可選擇范圍大。本專利技術用于。【專利附圖】【附圖說明】圖1為實施例一制備得到的輕質高強纖維素氣凝膠的宏觀照片圖；圖2為實施例一制備得到的輕質高強纖維素氣凝膠的SEM圖；圖3為實施例一制備得到的輕質高強纖維素氣凝膠的承重圖。【具體實施方式】本專利技術技術方案不局限于以下所列舉的【具體實施方式】，還包括各【具體實施方式】之間的任意組合。【具體實施方式】一:本實施方式所述的，具體是按照以下步驟進行的:一、按質量份數稱取1份~100份的Na0H、0.1份~100份的聚乙二醇、10份~100份的水和2份~50份纖維素；首先將1份~100份的Na0H、0.1份~100份的聚乙二醇和10份~100份的水混合均勻，然后加入2份~50份纖維素，攪拌至完全溶解，得到纖維素溶液；`二、然后將纖維素溶液封裝到模具中，于-100°C~_5°C冷凍，冷凍時間為Ih~24h，然后將冷凍后的纖維素溶液在O°C~100°C的溫度下解融，并在攪拌速度為IOOr/min ~1000r/min 下攬拌 Ih ~24h ；三、重復步驟二 I次~100次，得到循環處理后的纖維素溶液；四、將步驟三得到的循環處理后的纖維素溶液加入到酸性溶液中凝膠，得到纖維素凝膠；五、向纖維素凝膠中依次加入去離子水、無水乙醇和叔丁醇進行置換，得到置換后的纖維素凝膠；六、將置換后的纖維素凝膠干燥，得到輕質高強的纖維素氣凝膠。本實施方式的有益效果是:一、本實施方式制備的纖維素氣凝膠強度高，強度可達到50N~200N、密度低(0.0 lg/cm3~0.1 g/cm3)，解決了纖維素氣凝膠一貫易碎不能承重的缺陷；二、本實施方式提供的制備方法，制備過程簡單，不需要昂貴設備，原料來源廣泛、成本低廉且環保綠色，制備方法安全性高，不會給環境帶來污染；三、本實施方式所用纖維素來源廣泛，可選擇范圍大。【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是:所述的纖維素以棉花、濾紙、竹纖維、紙漿、木材或秸桿為原料通過化學法提純得到的。其它與【具體實施方式】一相同。【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同的是:步驟一中所述的聚乙二醇的相對分子量為200~40000。其它與【具體實施方式】一或二相同。【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是:步驟一中按質量份數稱取1份的Na0H、0.1份的聚乙二醇、10份的水和2份纖維素。其它與具體實施方式一至三相同。【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是:步驟四中所述的酸性溶液為鹽酸、硫酸或冰醋酸；所述的酸性溶液的質量百分數為0.1%~50%。其它與【具體實施方式】一至四相同。【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是:步驟五中所述的置換具體方法為:先用去離子水置換，置換時間為Ih~24h,置換次數為I次~100次，然后用無水乙醇置換，置換時間為Ih~24h,置換次數為I次~100次,最后用叔丁醇置換，置換時間為Ih~24h,置換次數為I次~100次。其它與【具體實施方式】一至五相同。【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是:步驟六所述的干燥為臨界點干燥、冷凍干燥或超臨界干燥。其它與【具體實施方式】一至六相同。采用以下實施例驗證本專利技術的有益效果:實施例一:本實施例所述的一種輕 質高強纖維素氣凝膠的制備方法，具體是按照以下步驟進行的:一、稱取的lgNa0H、0.1g相對分子量為4000的聚乙二醇、IOg水和2g竹纖維素；首先將lgNa0H、0.1g相對分子量為4000的聚乙二醇和IOg水混合均勻，然后加入2g竹纖維素，攪拌至完全溶解，得到纖維素溶液；二、然后將纖維素溶液封裝到模具中，于_30°C冷凍，冷凍時間為24h，然后將冷凍后的纖維素溶液在20°C的溫度下解融，并在攪拌速度為lOOr/min下攪拌24h ；三、重復步驟二本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種輕質高強纖維素氣凝膠的制備方法，其特征在于一種輕質高強纖維素氣凝膠的制備方法是按照以下步驟進行的：一、按質量份數稱取1份～100份的NaOH、0.1份～100份的聚乙二醇、10份～100份的水和2份～50份纖維素；首先將1份～100份的NaOH、0.1份～100份的聚乙二醇和10份～100份的水混合均勻，然后加入2份～50份纖維素，攪拌至完全溶解，得到纖維素溶液；二、然后將纖維素溶液封裝到模具中，于?100℃～?5℃冷凍，冷凍時間為1h～24h，然后將冷凍后的纖維素溶液在0℃～100℃的溫度下解融，并在攪拌速度為100r/min～1000r/min下攪拌1h～24h；三、重復步驟二1次～100次，得到循環處理后的纖維素溶液；四、將步驟三得到的循環處理后的纖維素溶液加入到酸性溶液中凝膠，得到纖維素凝膠；五、向纖維素凝膠中依次加入去離子水、無水乙醇和叔丁醇進行置換，得到置換后的纖維素凝膠；六、將置換后的纖維素凝膠干燥，得到輕質高強的纖維素氣凝膠。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李堅，孫慶豐，萬才超，盧蕓，高麗坤，甘文濤，
申請(專利權)人：東北林業大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23