一種磁性纖維素微球的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁性纖維素微球的制備方法，屬于材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維素作為一種天然有機高聚物廣泛存在于自然界中，是地球上含量最豐富的天然高分子，也是人類最寶貴的天然可再生資源。雖然纖維素的量很大，但在目前為止，對纖維素和其衍生物的研究有一定的局限性，其主要是對纖維素本身的利用，而對將纖維素轉(zhuǎn)化成高端產(chǎn)品來使用的研究較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于:提供一種磁性纖維素微球的制備方法，添加磁性Fe3O4納米粒子使其具有磁響應(yīng)性，提高了其應(yīng)用的便利性；與傳統(tǒng)的有機溶劑相比，離子液體是一種綠色溶劑，可以防止污染；可由廉價的纖維素原料得到高附加值產(chǎn)品磁性纖維素微球，具有較好的經(jīng)濟(jì)價值和社會效益。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
(I)在三口燒瓶中加入4-10mmol FeCl3.6H20水溶液和2_6mmol FeCl2.4H20水溶液，在轉(zhuǎn)速為400-600r/min下機械攪拌，迅速加入50-100mmol的KOH溶液，待溶液完全變黑后繼續(xù)攪拌30-40min，反應(yīng)過程在通氮氣的情況下進(jìn)行，反應(yīng)后溶液靜置磁場附近進(jìn)行磁分離，移除上層清液；
上述FeCl3.6H20水溶液、FeCl2.4H20水溶液和KOH水溶液的混合液進(jìn)行攪拌時發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為:Fe3++Fe2++80H—= Fe304+4H20，該反應(yīng)條件下生成四氧化三鐵為磁性金屬氧化物粒子，在自然界中，鐵的含量很多，成本較低，有利于我們的生產(chǎn)，其中對兩種鐵離子溶液機械攪拌是為了使兩種溶液均勻混合，反應(yīng)過程中通入氮氣是為了排出反應(yīng)過程中液體溶液中的空氣，防止空氣中的氧氣與反應(yīng)試劑發(fā)生氧化反應(yīng)。
[0005](2)加入去離子水40-60ml并進(jìn)行機械攪拌8_12min后再次進(jìn)行磁分離，移除上層清液；
上述磁分離技術(shù)是將物質(zhì)進(jìn)行磁場處理的一種技術(shù)，該技術(shù)是利用元素或組分磁敏感性的差異，借助外磁場將物質(zhì)進(jìn)行磁場處理，從而達(dá)到強化分離過程的一種新興技術(shù)。
[0006](3)重復(fù)步驟(2)進(jìn)行水洗2-3次；將所得固體分散于去離子水中，并超聲20-30min得到Fe3O4磁流體，真空干燥備用；
上述固體分散在水中進(jìn)行超聲處理是為了進(jìn)一步使四氧化三鐵固體顆粒均勻的分布在水中，形成磁流體，有利于后續(xù)的實驗操作。
[0007](4)分別把原料纖維素和離子液體置于真空干燥箱進(jìn)行處理，真空干燥箱的溫度保持在60_70°C ;將處理后的纖維素溶解于處理后的離子液體中，離子液體的溫度保持在80-100°C，20-30min后獲得澄清膠狀溶液，將相當(dāng)于1/4-1/2纖維素質(zhì)量的Fe3O4磁流體加入澄清膠狀溶液中，連續(xù)攪拌20-40min，再將混合溶液分散于由真空栗油和吐溫80組成的乳化體系中，在1000-2000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌，繼續(xù)乳化1.5-2.5h，隨后將無水乙醇加入懸浮液，降溫至室溫，懸浮液固化，用磁鐵將制得的微球從溶液中分離出來，并用乙醇和蒸餾水各沖洗2-3次，得到磁性纖維素微球，置于2-5°C去離子水或真空冷凍干燥中保存。
[0008]上述原料纖維素和離子液體置于真空干燥箱中是為了去除其中的水分，防止水分對實驗的干擾作用，將四氧化三鐵加入溶液后連續(xù)攪拌是為了使溶液均一化；乳化是一種液體以極微小液滴均勻地分散在互不相溶的另一種液體中的作用，其中乳化液中的真空栗油具有極佳的氧化穩(wěn)定性，長期在高溫條件下與空氣、樹脂、化學(xué)原料等直接接觸亦不易變質(zhì)，減少有害漆膜和油垢的形成，提供較長的換油周期，具有優(yōu)異的防銹防腐蝕性，能在金屬表面形成非常有效的防腐膜，從而可以全面防止因吸入腐蝕性氣體和水分而導(dǎo)致的系統(tǒng)腐蝕，能迅速將油液中夾帶的水分分離出來，達(dá)到所需的真空度，具較底的蒸汽壓，防止油品從栗的內(nèi)腔向真空系統(tǒng)返流擴散造成返油，從而保證有足夠的極限真空，吐溫80是一個親水性的表面活性劑，具有很強的破裂細(xì)胞膜的作用而引起刺激性，溶血性和組胺釋放(致敏性)，該乳化體系可以使纖維素、離子液體、四氧化三鐵在真空條件下進(jìn)行乳化，可得到純凈的磁性纖維素微球。
[0009]上述所述的FeCl3.6H20水溶液、FeCl2.4H20水溶液和KOH水溶液的濃度分別為0.3-0.5mol/L、0.1-0.3mol/L和l_3mol/L，該反應(yīng)在較低濃度下進(jìn)行，有利于溶液完全反應(yīng)，減少資源的消耗。
[0010]上述離子液體由有機陽離子和無機陰離子組成，有機陽離子為:季銨鹽離子、季鱗鹽離子、咪唑鹽離子和吡咯鹽離子中的至少一種，無機陰離子為:鹵素離子、四氟硼酸根離子、六氟磷酸根離子，可達(dá)到綠色溶解纖維素的目的。如:1-丁基-3-甲基氯代咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸、氯化N-乙基吡咯、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽。
[0011 ] 上述原料纖維素和離子液體的質(zhì)量比為1:5-1:15，可保證纖維素完全溶解在離子液體中。
[0012]所述纖維素置于真空干燥箱進(jìn)行處理40-50min，離子液體分別置于真空干燥箱進(jìn)行處理60_80min。
[0013]同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的技術(shù)效果在于:原料來源豐富，制備方法簡單、快速、成本低廉，通過該方法制備的磁性纖維素微球具有高附加值，大大提高了纖維素的經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。所述技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依據(jù)以上本發(fā)明公開的內(nèi)容，均可實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0015]實施例1:
一種磁性纖維素微球的制備方法，包括以下步驟:
(I)在三口燒瓶中加入0.3mol/L的FeCl3.6H20水溶液4mmol和0.2mol/L的FeCl2.4H20水溶液2mmol，在轉(zhuǎn)速為400r/min下機械攪拌，迅速加入lmol/L的KOH溶液50mmol，待溶液完全變黑后繼續(xù)攪拌30min，反應(yīng)過程在通氮氣的情況下進(jìn)行，反應(yīng)后溶液靜置磁場附近進(jìn)行磁分離，移除上層清液； (2)加入去離子水40ml并進(jìn)行機械攪拌8min后再次進(jìn)行磁分離，移除上層清液；
(3)重復(fù)步驟(2)進(jìn)行水洗2次，將所得固體分散于去離子水中，并超聲20min得到Fe3O4磁流體，真空干燥備用；
(4)把7g的原料纖維素和98g的1-丁基-3-甲基氯代咪唑置于真空干燥箱進(jìn)行處理，并控制其溫度在70°C，其中纖維素置于真空干燥箱進(jìn)行處理40min，離子液體置于真空干燥箱進(jìn)行處理70min ;將纖維素在溶解于100°C的1-丁基-3-甲基氯代咪唑中，30min后獲得澄清膠狀溶液，將相當(dāng)于1/2纖維素質(zhì)量的Fe3O4磁流體加入澄清膠狀溶液中，連續(xù)攪拌40min，再將混合溶液分散于由真空栗油和吐溫80以質(zhì)量比為1:1組成的乳化體系中，在2000rpm轉(zhuǎn)速下攪拌，繼續(xù)乳化2.5h，隨后將無水乙醇緩慢加入懸浮液，慢慢降溫至室溫，懸浮液固化以便磁性纖維素微球從離子液體中再生，用磁鐵將制得的微球從溶液中分離出來，并用乙醇和蒸餾水各沖洗3次，得到純凈的磁性纖維素微球，得率為30%，磁性纖維素微球粒徑在10-1000微米不等。
[0016]實施例2:
一種磁性纖維素微球的制備方法，包括以下步驟:
(1)在三口燒瓶中加入 0.44mol/L 的 FeCl3.6Η20 水溶液 1mmol 和 0.3mol/LFeCl2.4Η20水溶液6mmo