一種二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠的制備方法，屬于氣凝膠領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氣凝膠是一種用氣體代替凝膠中的液體而本質(zhì)上不改變凝膠本身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或體積的特殊凝膠，是水凝膠或有機(jī)凝膠干燥后的產(chǎn)物。它具有納米級(jí)的多孔結(jié)構(gòu)和高孔隙率等特點(diǎn)，是目前所知密度最小的固體材料之一。纖維素氣凝膠作為新生的第三代材料，超越了硅氣凝膠和聚合物基氣凝膠，在具備傳統(tǒng)氣凝膠特性的同時(shí)融入了自身的優(yōu)異性能，如良好的生物相容性和可降解性，在制藥業(yè)、化妝品等方面具有很大的應(yīng)用。
[0003]纖維素凝膠具備很高的多孔率及比表面積，在干燥過程中受毛細(xì)管壓力作用，容易引起收縮、毛細(xì)管張力和破裂。因此，選擇合適的干燥方式是制備纖維素至關(guān)重要的一步。常用干燥方法包括超臨界干燥、冷凍干燥和常壓干燥，其中超臨界CO2干燥是比較常用的干燥方法，因?yàn)樗梢员苊饷?xì)管作用力，不會(huì)破壞固態(tài)機(jī)構(gòu)，但過程相對(duì)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對(duì)目前纖維素氣凝膠具有高度多孔的結(jié)構(gòu)，但是其非常脆弱、擠壓或吸收過程中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)容易被損壞，限制其應(yīng)用的問題，提供了一種二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠的制備方法，本發(fā)明將竹原納米纖維和二氧化硅冷凝液為原料，加入氨水進(jìn)行反應(yīng)，用真空冷凍干燥儀干燥得氣凝膠。本發(fā)明制備的二氧化硅冷凝膠可以深入竹原納米纖維的鍵附近，發(fā)生電子云的相互重疊，從而改善了纖維素?zé)岱€(wěn)定性，增強(qiáng)氣凝膠的抗壓強(qiáng)度和耐磨性，而且生成的氣凝膠有很高的多孔率和比表面積，使其具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(1)取3?5kg竹料加工車間的銑削廢料，倒在陰涼通風(fēng)處的地面上均勻攤開，使其呈疏松狀態(tài)，自然晾干過夜，再將通風(fēng)晾干過夜的廢料放入烘箱，在105?110°C下烘干至恒重，最后放入粉碎機(jī)中粉碎并過120目標(biāo)準(zhǔn)篩，制得竹粉；
(2)稱取500?600g竹粉放入索式抽提器中，用苯乙醇混合液抽提4?6h，其中苯和無(wú)水乙醇的體積比為2:1，將抽提物放入濃度為0.5mol/L亞氯酸鈉溶液中，水浴升溫至70?80°C保溫反應(yīng)I?2h后過濾，再將濾渣放入布氏漏斗，依次用濃度為0.5mol/L的氫氧化鉀溶液和去離子水洗滌抽濾5?7次，分離得到濾渣為竹原纖維；
(3)取30?50g竹原纖維放入I?1.5L蒸饋水中，倒入勾楽機(jī)以800?900r/min的轉(zhuǎn)速高速勻漿處理10?20min后移入超聲破碎機(jī)中，對(duì)竹原纖維的薄壁細(xì)胞進(jìn)行超聲破碎40?50min；
(4)將超聲破碎處理后的竹原纖維移入超高壓納米均質(zhì)機(jī)，以50?10MPa的壓力，在30?40 °C下均質(zhì)處理5?7次，每次處理I?2h，制得竹原納米纖維； (5)按摩爾比為1:3:8將正硅酸乙酯、蒸餾水和無(wú)水乙醇進(jìn)行混合，再用濃度為0.6moI/L的硝酸調(diào)節(jié)pH至6?7，連接冷凝回流器，水浴升溫至55?65°C冷凝回流I?2h，收集冷凝液；
(6)將50?10g步驟(4)制得的竹原納米纖維浸入300?500mL上述制備得到的冷凝液中，加入30?50mL濃度為1.5mol/L氨水，密封靜置反應(yīng)2?3天，用去離子水洗滌去除殘余反應(yīng)液后注入塑料模具中，用真空冷凍干燥儀進(jìn)行冷凍干燥后，脫模，即得一種二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠。
[0006]本發(fā)明的應(yīng)用方法:本發(fā)明制得的二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠密度為5.8?7.2mg/cm3，氣凝膠的孔徑直徑為15?25nm，接觸角為129.3?135.6°，具有很好的親油性，可以作為有機(jī)試劑吸收劑和吸油材料，將本發(fā)明制備的氣凝膠按2?3g/L加入到有機(jī)溶劑混合物中，2?5min后有機(jī)溶劑吸收率能夠達(dá)到99.2?99.6%，飽和吸收達(dá)到自身重量的50?53倍。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明制備的二氧化硅冷凝膠可以深入竹原納米纖維的JT鍵附近，發(fā)生電子云的相互重疊，從而改善了纖維素?zé)岱€(wěn)定性，增強(qiáng)氣凝膠的抗壓強(qiáng)度和耐磨性；
(2)本發(fā)明生成的氣凝膠有很高的多孔率和比表面積，使其具有廣泛的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0008]首先取3?5kg竹料加工車間的銑削廢料，倒在陰涼通風(fēng)處的地面上均勻攤開，使其呈疏松狀態(tài)，自然晾干過夜，再將通風(fēng)晾干過夜的廢料放入烘箱，在105?110°C下烘干至恒重，最后放入粉碎機(jī)中粉碎并過120目標(biāo)準(zhǔn)篩，制得竹粉;稱取500?600g竹粉放入索式抽提器中，用苯乙醇混合液抽提4?6h，其中苯和無(wú)水乙醇的體積比為2:1，將抽提物放入濃度為0.5mol/L亞氯酸鈉溶液中，水浴升溫至70?80°C保溫反應(yīng)I?2h后過濾，再將濾渣放入布氏漏斗，依次用濃度為0.5 m ο I / L的氫氧化鉀溶液和去離子水洗滌抽濾5?7次，分離得到濾渣為竹原纖維;取30?50g竹原纖維放入I?1.5L蒸饋水中，倒入勾楽機(jī)以800?900r/min的轉(zhuǎn)速高速勻漿處理10?20min后移入超聲破碎機(jī)中，對(duì)竹原纖維的薄壁細(xì)胞進(jìn)行超聲破碎40?50min;將超聲破碎處理后的竹原纖維移入超高壓納米均質(zhì)機(jī)，以50?10MPa的壓力，在30?40°C下均質(zhì)處理5?7次，每次處理I?2h，制得竹原納米纖維;按摩爾比為1:3:8將正硅酸乙酯、蒸餾水和無(wú)水乙醇進(jìn)行混合，再用濃度為0.6mol/L的硝酸調(diào)節(jié)pH至6?7，連接冷凝回流器，水浴升溫至55?65°C冷凝回流I?2h，收集冷凝液;將50?10g制得的竹原納米纖維浸入300?500mL冷凝液中，加入30?50mL濃度為1.5mol/L的氨水，密封靜置反應(yīng)2?3天，用去離子水洗滌去除殘余反應(yīng)液后注入塑料模具，用真空冷凍干燥儀進(jìn)行冷凍干燥后，脫模，即得一種二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠。
[0009]首先取3kg竹料加工車間的銑削廢料，倒在陰涼通風(fēng)處的地面上均勻攤開，使其呈疏松狀態(tài)，自然晾干過夜，再將通風(fēng)晾干過夜的廢料放入烘箱，在105°C下烘干至恒重，最后放入粉碎機(jī)中粉碎并過120目標(biāo)準(zhǔn)篩，制得竹粉;稱取500g竹粉放入索式抽提器中，用苯乙醇混合液抽提4h，其中苯和無(wú)水乙醇的體積比為2:1，將抽提物放入濃度為0.5mol/L亞氯酸鈉溶液中，水浴升溫至70°C保溫反應(yīng)Ih后過濾，再將濾渣放入布氏漏斗，依次用濃度為0.5mol/L的氫氧化鉀溶液和去離子水洗滌抽濾5次，分離得到濾渣為竹原纖維;取30g竹原纖維放入IL蒸餾水中，倒入勻漿機(jī)以800r/min的轉(zhuǎn)速高速勻漿處理1min后移入超聲破碎機(jī)中，對(duì)竹原纖維的薄壁細(xì)胞進(jìn)行超聲破碎40min;將超聲破碎處理后的竹原纖維移入超高壓納米均質(zhì)機(jī)，以50MPa的壓力，在30°C下均質(zhì)處理5次，每次處理lh，制得竹原納米纖維;按摩爾比為1:3:8將正硅酸乙酯、蒸餾水和無(wú)水乙醇進(jìn)行混合，再用濃度為0.6mol/L的硝酸調(diào)節(jié)pH至6，連接冷凝回流器，水浴升溫至55°C冷凝回流lh，收集冷凝液;將50g制得的竹原納米纖維浸入300mL冷凝液中，加入30mL濃度為1.5mol/L的氨水，密封靜置反應(yīng)2天，用去離子水洗滌去除殘余反應(yīng)液后注入塑料模具，用真空冷凍干燥儀進(jìn)行冷凍干燥后，脫模，即得一種二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠。
[0010]本發(fā)明制得的二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠密度為5.8mg/cm3，氣凝膠的孔徑直徑為15nm，接觸角為129.3°，具有很好的親油性，可以作為有機(jī)試劑吸收劑和吸油材料，將本發(fā)明制備的氣凝膠按2 g / L加入到有機(jī)溶劑混合物中，2 m i η后吸收率能夠達(dá)到99.2%，飽和吸收達(dá)到自身重量的50倍。
[0011]首先取4kg竹料加工車間的銑削廢料，倒在陰涼通風(fēng)處的地面上均勻攤開，使其呈疏松狀態(tài)，自然晾干過夜，再將通風(fēng)晾干過夜的廢料放入烘箱，在108°C下烘干至恒重，最后放入粉碎機(jī)中粉碎并過120目標(biāo)準(zhǔn)篩，制得竹粉;稱取550g竹粉放入索式抽提器中，用苯乙醇混合液抽提5h，其中苯和無(wú)水乙醇的體積比為2:1，將抽提物放入濃度為0.5mol/L亞氯酸鈉溶液中，水浴升溫至75°C保溫反應(yīng)1.5h后過濾，再將濾渣放入布氏漏斗，依次用濃度為0.5mol/L的氫氧化鉀溶液和去離子水洗滌抽濾6次，分離得到濾渣為竹原纖維;取40g竹原纖維放入1.3L蒸餾水中，倒入勻漿機(jī)以850r/min的轉(zhuǎn)速高速勻漿處理15min后移入超聲破碎機(jī)中，對(duì)竹原纖維的薄壁細(xì)胞進(jìn)行超聲破碎45min;將超聲破碎處理后的竹原纖維移入超高壓納米均質(zhì)機(jī)，以75MPa的壓力，在35 °C下均質(zhì)處理6次，每次處理1.5h，制得竹原納米纖維；按摩爾比為1:3:8將正硅酸乙酯、蒸餾水和無(wú)水乙醇進(jìn)行混合，再用濃度為0.6mol/L的硝酸調(diào)節(jié)PH至6.5，連接冷凝回流器，水浴升溫至60°C冷凝回流1.5h，收集冷凝液;將75g制得的竹原納米纖維浸入400mL冷凝液中，加入40mL濃度為1.5moI/L的氨水，密封靜置反應(yīng)2.5天，用去離子水洗滌去除殘余反應(yīng)液后注入塑料模具，用真空冷凍干燥儀進(jìn)行冷凍干燥后，脫模，即得一種二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠。
[0012]本發(fā)明制得的二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠密度為6.5mg/cm3，氣凝膠的孔徑直徑為20nm，接觸角為133.5°，具有很好的親油性，可以作為有機(jī)試劑吸收劑和吸油材料，將本發(fā)明制備的氣凝膠按2.5 g / L加入到有機(jī)溶劑混合物中，3 m i η后吸收率能夠達(dá)到99.4%，飽和吸收達(dá)到自身重量的52倍。
[0013]首先取5kg竹料加工車間的銑削廢料，倒在陰涼通風(fēng)處的地面上均勻攤開，使其呈疏松狀態(tài)，自然晾干過夜，再將通風(fēng)晾干過夜的廢料放入烘箱，在110 °c下烘干至恒重，最后放入粉碎機(jī)中粉碎并過120目標(biāo)準(zhǔn)篩，制得竹粉;稱取600g竹粉放入索式抽提器中，用苯乙醇混合液抽提6h，其中苯和無(wú)水乙醇的體積比為2:1，將抽提物放入濃度為0.5mol/L亞氯酸鈉溶液中，水浴升溫至80°C保溫反應(yīng)2h后過濾，再將濾渣放入布氏漏斗，依次用濃度為
0.5mol/L的氫氧化鉀溶液和去離子水洗滌抽濾7次，分離得到濾渣為竹原纖維;取50g竹原纖維放入1.5L蒸餾水中，倒入勻漿機(jī)以900r/min的轉(zhuǎn)速高速勻漿處理20min后移入超聲破碎機(jī)中，對(duì)竹原纖維的薄壁細(xì)胞進(jìn)行超聲破碎50min;將超聲破碎處理后的竹原纖維移入超高壓納米均質(zhì)機(jī)，以10MPa的壓力，在40°C下均質(zhì)處理7次，每次處理2h，制得竹原納米纖維；按摩爾比為1:3:8將正硅酸乙酯、蒸餾水和無(wú)水乙醇進(jìn)行混合，再用濃度為0.6mol/L的硝酸調(diào)節(jié)PH至7，連接冷凝回流器，水浴升溫至65°C冷凝回流2h，收集冷凝液;將10g制得的竹原納米纖維浸入500mL冷凝液中，加入50mL濃度為1.5mol/L的氨水，密封靜置反應(yīng)3天，用去離子水洗滌去除殘余反應(yīng)液后注入塑料模具，用真空冷凍干燥儀進(jìn)行冷凍干燥后，脫模，即得一種二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠。
[0014]本發(fā)明制得的二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠密度為7.2mg/cm3，氣凝膠的孔徑直徑為25nm，接觸角為135.6°，具有很好的親油性，可以作為有機(jī)試劑吸收劑和吸油材料，將本發(fā)明制備的氣凝膠按3 g / L加入到有機(jī)溶劑混合物中，5 m i η后吸收率能夠達(dá)到99.6%，飽和吸收達(dá)到自身重量的53倍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)取3?5kg竹料加工車間的銑削廢料，倒在陰涼通風(fēng)處的地面上均勻攤開，使其呈疏松狀態(tài)，自然晾干過夜，再將通風(fēng)晾干過夜的廢料放入烘箱，在105?110°C下烘干至恒重，最后放入粉碎機(jī)中粉碎并過120目標(biāo)準(zhǔn)篩，制得竹粉； (2)稱取500?600g竹粉放入索式抽提器中，用苯-乙醇混合液抽提4?6h，其中苯和無(wú)水乙醇的體積比為2:1，其中苯和無(wú)水乙醇的體積比為2:1，將抽提物浸泡于濃度為0.5mol/L亞氯酸鈉溶液中，水浴升溫至70?80°C保溫反應(yīng)I?2h后過濾，再將濾渣放入布氏漏斗，依次用濃度為0.5mol/L的氫氧化鉀溶液和去離子水洗滌抽濾5?7次，分離得到濾渣為竹原纖維； (3)取30?50g竹原纖維放入I?1.5L蒸饋水中，倒入勾楽機(jī)以800?900r/min的轉(zhuǎn)速高速勻漿處理10?20min后移入超聲破碎機(jī)中，對(duì)竹原纖維的薄壁細(xì)胞進(jìn)行超聲破碎40?50min； (4)將超聲破碎處理后的竹原纖維移入超高壓納米均質(zhì)機(jī)，以50?10MPa的壓力，在30?40 °C下均質(zhì)處理5?7次，每次處理I?2h，制得竹原納米纖維； (5)按摩爾比為1:3:8將正硅酸乙酯、蒸餾水和無(wú)水乙醇進(jìn)行混合，再用濃度為0.6mol/L的硝酸調(diào)節(jié)pH至6?7，連接冷凝回流器，水浴升溫至55?65°C冷凝回流I?2h，收集冷凝液； (6)將50?10g步驟(4)制得的竹原納米纖維浸入300?500mL上述制備得到的冷凝液中，加入30?50mL濃度為1.5mol/L氨水，密封靜置反應(yīng)2?3天，用去離子水洗滌去除殘余反應(yīng)液后注入塑料模具中，用真空冷凍干燥儀進(jìn)行冷凍干燥后，脫模，即得一種二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二氧化硅竹原納米纖維素復(fù)合氣凝膠的制備方法，屬于氣凝膠領(lǐng)域。本發(fā)明將竹原納米纖維和二氧化硅冷凝液為原料，加入氨水進(jìn)行反應(yīng)，用真空冷凍干燥儀干燥得氣凝膠。本發(fā)明制備的二氧化硅冷凝膠可以深入竹原納米纖維的π鍵附近，發(fā)生電子云的相互重疊，從而改善了纖維素?zé)岱€(wěn)定性，增強(qiáng)氣凝膠的抗壓強(qiáng)度和耐磨性，而且生成的氣凝膠有很高的多孔率和比表面積，使其具有廣泛的應(yīng)用前景。
【IPC分類】D21C1/00, C08K3/36, C08L1/02, D21C9/02, D21B1/06, D21C3/04, C08J9/28, D21D1/02
【公開號(hào)】CN105713239
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610062820
【發(fā)明人】陳明生, 王志慧, 林大偉
【申請(qǐng)人】江蘇時(shí)空涂料有限公司