一種制備纖維素發(fā)泡材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備纖維素發(fā)泡材料的方法，將纖維素溶解于溶劑中，充分?jǐn)嚢?，制得纖維素溶液；向纖維素溶液中加入表面活性劑，機(jī)械劇烈攪拌，然后置于烘箱中烘焙，最后取出在去離子水中浸泡，洗滌，干燥。本發(fā)明通過簡單工藝得到一種纖維素發(fā)泡材料，其強(qiáng)度佳、密度低、氣孔豐富、無污染、綠色環(huán)保，可生物降解，具備緩沖、吸音、吸震、保溫、過濾等功能，可廣泛應(yīng)用于電子、家電、汽車、體育休閑等行業(yè)。
【專利說明】一種制備纖維素發(fā)泡材料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天然高分子化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種制備纖維素發(fā)泡材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，再生的原料以及環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的方法和過程是當(dāng)今科學(xué)與技術(shù)發(fā)展趨勢(Tilman, D.; Socolow, R.et al.Science 200? 325，270-271.)。纖維素作為地球上含量最大的天然高分子，來源豐富且可再生，產(chǎn)物在廢棄后能被自然界中的微生物分解為水、二氧化碳及無機(jī)小分子，屬于生物可降解材料，且生物相容性好、易衍生化，將成為未來的主要化工原料之一(Klemm, D.; Heublein, B.et al.Angew.Chem.1nt.EcL2005，44，3358-3393.)。
[0003]當(dāng)今世界各國在為解決包裝與環(huán)境的矛盾，大力發(fā)展綠色包裝的進(jìn)程中，均把主要注意力集中在研發(fā)綠色包裝材料上。綠色包裝材料是在生命周期全過程中，產(chǎn)生的環(huán)境負(fù)擔(dān)最小而再循環(huán)利用率最高的材料。綠色包裝材料是綠色包裝的核心，它不僅能減少和消除對環(huán)境的污染，緩解對生態(tài)環(huán)境的壓力，而且能節(jié)約資源，取代某些缺乏或貴重的資源，使廢舊資源再資源化，因此引起 世界各國高度重視，紛紛投入大量資金和人力進(jìn)行開發(fā)，目前已取得了許多重要成果。
[0004]目前較多研究集中于植物纖維發(fā)泡。該產(chǎn)品在綠色包裝、隔溫絕熱領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。然而，利用纖維素溶液制備發(fā)泡材料卻未見有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種制備纖維素發(fā)泡材料的方法，通過簡單工藝得到一種纖維素發(fā)泡材料，其強(qiáng)度佳、密度低、氣孔豐富、無污染、綠色環(huán)保，可生物降解，具備緩沖、吸音、吸震、保溫、過濾等功能，可廣泛應(yīng)用于電子、家電、汽車、體育休閑等行業(yè)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
將纖維素溶解于-12.(TC以下的溶劑中，充分?jǐn)嚢?，制得纖維素溶液；向纖維素溶液中加入表面活性劑，機(jī)械劇烈攪拌，然后置于烘箱中烘焙，最后取出在去離子水中浸泡，洗滌，干燥。
[0007]所述的溶劑為5-12 wt%氫氧化鈉、0-20 wt%尿素和0_20 wt%硫脲混合水溶液，或3-12 wt%氫氧化鋰、0-20 wt%尿素和0-20 wt%硫脲混合水溶液。
[0008]所用纖維素原料為α -纖維素含量高、纖維素的分子量為1.4X IO5-1 X IO4的纖維素漿，包括棉短絨漿柏、木漿、竹漿、苧麻漿中的至少一種。
[0009]纖維素溶液濃度為2-8 wt%。
[0010]表面活性劑濃度為0.01-20 wt%0
[0011]機(jī)械攬拌速度為100-30000 rad/min,攬拌時(shí)間為1-60 min。
[0012]烘焙溫度為30_100°C，烘焙時(shí)間為1-24 h。[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點(diǎn):
(I)材料完全是由纖維素構(gòu)成，廢棄后可完全生物降解，且在制備過程中不使用任何有毒、揮發(fā)化學(xué)藥劑，不會(huì)帶來環(huán)境污染以及生態(tài)危機(jī)等問題。
[0014](2)制備方法簡便，無需大型、精密儀器，生產(chǎn)周期短。
[0015](3)產(chǎn)物密度低、孔隙率高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明制備的纖維素發(fā)泡材料截面掃描電鏡(SBO圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的介紹:
實(shí)施例1
將8.34 g的棉短絨(分子量1.0X IO5)加入到200 g預(yù)冷至-12.(TC且含有7 wt.%NaOH和12 wt.%尿素的溶液中，迅速攪拌5 min,高速離心機(jī)脫泡，得到濃度為4%纖維素溶液。分別加入0.1,0.5、1、2、5 wt%+二烷基硫酸鈉，機(jī)械攪拌，60°C烘箱中烘焙4小時(shí)，去離子水浸泡洗滌，冷凍干燥后所得發(fā)泡材料分別標(biāo)記為4%-0.1、4%-0.5、4%-1、4%-2和4%_5。同上得到3.5%和3%纖維素溶液制備的纖維素發(fā)泡材料。發(fā)泡材料濕態(tài)壓縮強(qiáng)度和干態(tài)壓縮強(qiáng)度分別達(dá)0.3 MPa和3 MPa以上，具有較好力學(xué)性能。其中4%_2、3.5%_2、3%_2的比表面積分別為64 m2/g、102 m2/g、112 m2/g，具有較高比較面積。由掃描電鏡(SEM)觀察拍照匯集于圖1中，顯示出該材料中含有大量微米級和納米級空隙，孔隙率高。
[0018]實(shí)施例2`
將16.68 g的棉短絨(分子量1.0 X IO4)加入到200 g預(yù)冷至-12.5 °C且含有12 wt.%NaOH和20 wt%尿素的溶液中，迅速攪拌5 min，高速離心機(jī)脫泡得到8 wt.%纖維素溶液。加入0.01 wt%表面活性劑，30000 rad/min攪拌I min，100°C烘箱烘焙I h，去離子水浸泡洗滌，冷凍干燥后得到纖維素發(fā)泡材料。
[0019]實(shí)施例3
將4.17 g的棉短絨(分子量1.4X IO5)加入到200 g預(yù)冷至-12.5°C且含有5 wt.%NaOH和20 wt.%硫脲的溶液中，迅速攪拌5 min,高速離心機(jī)脫泡得到2 wt.%纖維素溶液。加入20 wt%表面活性劑，100 rad/min攪拌60 min，30°C烘箱烘焙24 h，去離子水浸泡洗滌，冷凍干燥后得到纖維素發(fā)泡材料。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種制備纖維素發(fā)泡材料的方法，其特征在于:將纖維素溶解于溶劑中，充分?jǐn)嚢瑁频美w維素溶液；向纖維素溶液中加入表面活性劑，機(jī)械劇烈攪拌，然后置于烘箱中烘焙，最后取出在去離子水中浸泡，洗滌，干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備纖維素發(fā)泡材料的方法，其特征在于:所述的溶劑為5-12 wt%氫氧化鈉、0-20 wt%尿素和0-20 wt%硫脲混合水溶液,或3_12 wt%氫氧化鋰、0-20 wt%尿素和0-20 wt%硫脲混合水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備纖維素發(fā)泡材料的方法，其特征在于:溶劑溫度為-12.(TC以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備纖維素發(fā)泡材料的方法，其特征在于:所用纖維素原料為α-纖維素含量高、纖維素的分子量為1.4Χ IO5-1 X IO4的纖維素漿。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備纖維素發(fā)泡材料的方法，其特征在于:所述的纖維素漿包括棉短絨漿柏、木漿、竹漿、苧麻漿中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備纖維素發(fā)泡材料的方法，其特征在于:纖維素溶液濃度為 2-8 wt%0
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備纖維素發(fā)泡材料的方法，其特征在于:表面活性劑濃度為 0.01-20 wt%0
8.根據(jù)權(quán) 利要求1所述的制備纖維素發(fā)泡材料的方法，其特征在于:機(jī)械攪拌速度為100-30000 rad/min，攪拌時(shí)間為 1-60 min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備纖維素發(fā)泡材料的方法，其特征在于:烘焙溫度為30-100°C，烘焙時(shí)間為1-24 h0
10.一種如權(quán)利要求1所述的方法制得的纖維素發(fā)泡材料。
【文檔編號】C08J9/28GK103627023SQ201310650189
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】李燃, 楊文斌, 張俐娜 申請人:福建農(nóng)林大學(xué)