專利名稱：一種木質(zhì)素磺酸鹽微小凝膠的制備方法
一種木質(zhì)素磺酸鹽微小凝膠的制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于高分子功能材料的制備領(lǐng)域，具體涉及一種木質(zhì)素磺酸鹽微小凝膠顆粒的制備方法。
背景技術(shù)：
高分子微小凝膠是結(jié)構(gòu)介于支鏈聚合物和宏觀網(wǎng)狀交聯(lián)聚合物之間的大分子，其尺寸在微、納米量級。高分子微小凝膠所具有的特殊結(jié)構(gòu)與獨特性能，使其已在工業(yè)生產(chǎn)涂料和油漆等領(lǐng)域中獲得技術(shù)性的應(yīng)用，并在藥物控制釋放、催化劑載體、水體凈化、化學(xué)分離等方面有著極大的應(yīng)用潛力，微小凝膠還可用于制備無機微、納米材料，主要包括磁性金屬氧化物-凝膠雜化材料、金屬單質(zhì)-凝膠雜化材料、生物活性-凝膠雜化材料及功能化的球形和膜狀雜化材料等。木質(zhì)素磺酸鹽是亞硫酸鹽制漿工藝的主要副產(chǎn)物， 它是一種高分子網(wǎng)狀聚合物，其分子結(jié)構(gòu)中含有羥基、磺酸基、羧基等親水基團具備制備微小凝膠的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此，對其進行改性并適當(dāng)增加其分子量，制備出微小凝膠是完全可行的。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新的基于木質(zhì)素磺酸鹽的功能材料的制備方法，即木質(zhì)素磺酸鹽微小凝膠的制備方法，本發(fā)明方法能變廢為寶，減少環(huán)境污染。
本發(fā)明方法是利用木質(zhì)素磺酸鹽或者其改性物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及其分子中含有的親水性基團通過鹽析純化分級、酸催化熱縮合、堿性水解、干燥等步驟制備微小凝膠的一種方法；它包括如下順序的步驟(1)木質(zhì)素磺酸鹽或者其改性物的鹽析純化分級取一定量的木質(zhì)素磺酸鹽或者其改性物加入去離子水溶解，過濾后往濾液中加入酸、無機鹽，使木質(zhì)素磺酸鹽或者其改性物沉淀，再通過過濾得到濾餅；(2)木質(zhì)素磺酸鹽或者其改性物的酸催化熱縮合將步驟(1)中得到的濾餅在 80°C -200°C溫度下烘烤后，取出濾餅?zāi)ニ椋?3)堿性水解將步驟(2)中磨碎的濾餅加入堿性水溶液，攪拌水解后，離心或過濾，將所得固體用去離子水洗滌至中性后即得不溶于水的微小凝膠；(4)將步驟(3)得到的微小凝膠在10°C_120°C下烘干或者冷凍干燥得到干燥的微小凝膠固體。
更具體地說，所述原料木質(zhì)素磺酸鹽是亞硫酸鹽制漿工藝副產(chǎn)物或者由其他木質(zhì)素經(jīng)磺化后制備的木質(zhì)素磺酸鹽；所述木質(zhì)素磺酸鹽改性物是木質(zhì)素磺酸鹽經(jīng)磺化、氧化、 氨化、醚化、酸水解、堿水解、羥烷基化、羧甲基化、鹵化、接枝共聚、硝化改性方法中的一種或數(shù)種改性方法聯(lián)用所得的改性產(chǎn)物。
步驟(1)中所述的酸是常溫下能溶解于水的硫酸、硝酸、磷酸、乙酸、甲酸中的一種，其中，加入酸的量為使溶液中酸的含量達到2-30 wt% ；步驟(1)中所述的無機鹽是常溫下能溶解于水的無機鹽，其中，加入無機鹽的量為該溫度下使溶液達到飽和濃度的量。
步驟(3)中所述的堿性水溶液是常溫下能溶解于水的堿性物質(zhì)氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水制備而成的溶液中的一種，其中，磨碎的濾餅中加入的堿性水溶液中堿的含量為 0.01-10 wt%。
本發(fā)明方法簡單易行，所得微小凝膠具有生物相容性和可降解性，干燥后吸水倍率可達10-50倍，其次，未經(jīng)干燥的微小凝膠在水溶液中經(jīng)超聲分散后可得清澈透明的微凝膠溶液，如圖2所示。溶液中微小凝膠的粒徑大部分在200-500nm之間，如圖3所示。另外，木質(zhì)素磺酸鹽樹脂的吸附性尤其是對重金屬離子的吸附能力是比較強的，因此本發(fā)明制備的產(chǎn)品可用于藥物緩釋，酶的固定，納米復(fù)合材料制備以及作為超吸水材料和吸附材料使用。


圖1中a部分是0. 3克干燥的木質(zhì)素磺酸鈉微小凝膠在IOml量筒中的照片；圖1 中b部分是0. 3克干燥的木質(zhì)素磺酸鈉微小凝膠在IOml量筒中充分吸收去離子水后的照片；圖1中c部分是0. 3克干燥的木質(zhì)素磺酸鈉微小凝膠在IOml量筒中充分吸收去離子水后整體倒立的照片；其吸水倍率為32倍。
圖2中的左、右部分分別是木質(zhì)素磺酸鈉微小凝膠在超聲分散前、后的照片。
圖3是木質(zhì)素磺酸鈉微小凝膠超聲分散120分鐘的SEM圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實驗實例對本發(fā)明作進一步詳細的描述。實例中涉及的份均為重量份，所用設(shè)備為常規(guī)設(shè)備。
實例1 將1份木質(zhì)素磺酸鈉溶解于50份去離子水，抽濾后往濾液中加入6份硫酸，14份氯化鈉，抽濾后將濾餅置于烘箱中，在128° C下干燥1. 5小時，取出干燥物在碾缽中磨碎，將磨碎的木質(zhì)素磺酸鈉與50份去離子水混合并加入2份氫氧化鈉，磁力攪拌40分鐘，將混合液在4000轉(zhuǎn)下離心，傾去上層液體，加入等量去離子水與沉降下來的固體混合均勻，然后離心，如此反復(fù)，直至沉降物懸浮液為中性，將此中性沉降物懸浮液離心后傾去上層液體，將余下固體轉(zhuǎn)至玻璃皿中冷凍干燥即得吸水倍率為10倍左右的木質(zhì)素磺酸鈉微小凝膠。
實例2:將1份用過氧化氫氧化改性的木質(zhì)素磺酸鈉溶解于50份去離子水，抽濾后往濾液中加入6份硫酸，14份氯化鈉，抽濾后將濾餅置于烘箱中，在138° C下干燥1. 5小時，取出干燥物在碾缽中磨碎，將磨碎的木質(zhì)素磺酸鈉與50份去離子水混合并加入1份氫氧化鈉，磁力攪拌40分鐘，將混合液在4000轉(zhuǎn)下離心，傾去上層液體，加入等量去離子水與沉降下來的固體混合均勻，然后離心，如此反復(fù)，直至沉降物懸浮液為中性，將此中性沉降物懸浮液離心后傾去上層液體，將余下固體轉(zhuǎn)至玻璃皿中冷凍干燥即得吸水倍率為25倍左右的木質(zhì)素磺酸鈉微小凝膠。
實例3:將1份用過氧化氫氧化和亞硫酸鈉磺化改性的木質(zhì)素磺酸鈉溶解于50份去離子水，抽4濾后往濾液中加入6份硫酸，14份氯化鈉，抽濾后將濾餅置于烘箱中，在145° C下干燥1. 5 小時，取出干燥物在碾缽中磨碎，將磨碎的木質(zhì)素磺酸鈉與50份去離子水混合并加入1份氫氧化鈉，磁力攪拌40分鐘，將混合液在4000轉(zhuǎn)下離心，傾去上層液體，加入等量去離子水與沉降下來的固體混合均勻，然后離心，如此反復(fù)，直至沉降物懸浮液為中性，將此中性沉降物懸浮液離心后傾去上層液體，將余下固體轉(zhuǎn)至玻璃皿中干燥即得吸水倍率為32倍左右的木質(zhì)素磺酸鈉微小凝膠。木質(zhì)素磺酸鈉微小凝膠吸水前后的照片如圖1所示。
權(quán)利要求
1.一種木質(zhì)素磺酸鹽微小凝膠的制備方法，是利用木質(zhì)素磺酸鹽或者其改性物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及其分子中含有的親水性基團通過鹽析純化分級、酸催化熱縮合、堿性水解、干燥等步驟制備微小凝膠的一種方法；其特征在于包括如下順序的步驟(1)木質(zhì)素磺酸鹽或者其改性物的鹽析純化分級取一定量的木質(zhì)素磺酸鹽或者其改性物加入去離子水溶解，過濾后往濾液中加入酸、無機鹽，使木質(zhì)素磺酸鹽或者其改性物沉淀，再通過過濾得到濾餅；(2)木質(zhì)素磺酸鹽或者其改性物的酸催化熱縮合將步驟(1)中得到的濾餅在 80°c -200°C溫度下烘烤后，取出濾餅?zāi)ニ椋?3)堿性水解將步驟(2)中磨碎的濾餅加入堿性水溶液，攪拌水解后，離心或過濾，將所得固體用去離子水洗滌至中性后即得不溶于水的微小凝膠；(4)將步驟(3)得到的微小凝膠在10°C_120°C下烘干或者冷凍干燥得到干燥的微小凝膠固體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的木質(zhì)素磺酸鹽微小凝膠的制備方法，其特征在于所述原料木質(zhì)素磺酸鹽是亞硫酸鹽制漿工藝副產(chǎn)物或者由其他木質(zhì)素經(jīng)磺化后制備的木質(zhì)素磺酸鹽；所述木質(zhì)素磺酸鹽改性物是木質(zhì)素磺酸鹽經(jīng)磺化、氧化、氨化、醚化、酸水解、堿水解、羥烷基化、羧甲基化、鹵化、接枝共聚、硝化改性方法中的一種或數(shù)種改性方法聯(lián)用所得的改性產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的木質(zhì)素磺酸鹽微小凝膠的制備方法，其特征在于步驟 (1)中所述的酸是常溫下能溶解于水的硫酸、硝酸、磷酸、乙酸、甲酸中的一種，其中，加入酸的量為使溶液中酸的含量達到2-30 wt% ；步驟(1)中所述的無機鹽是常溫下能溶解于水的無機鹽，其中，加入無機鹽的量為該溫度下使溶液達到飽和濃度的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的木質(zhì)素磺酸鹽微小凝膠的制備方法，其特征在于步驟 (3)中所述的堿性水溶液是常溫下能溶解于水的堿性物質(zhì)氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水制備而成的溶液中的一種，其中，磨碎的濾餅中加入的堿性水溶液中堿的含量為0.01-10 wt%0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種木質(zhì)素磺酸鹽微小凝膠的制備方法。本發(fā)明是利用木質(zhì)素磺酸鹽及其改性物的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及其分子中含有的親水性基團通過鹽析純化分級、酸催化熱縮合、堿性水解、干燥等步驟制備微小凝膠的一種方法，該方法簡單易行，所得微凝膠具有生物相容性和可降解性，干燥后吸水倍率可達10-50倍，其次，未經(jīng)干燥的微小凝膠在水溶液中經(jīng)超聲分散后可得清澈透明的微凝膠溶液，溶液中微小凝膠的粒徑大部分在200-500nm之間。另外，木質(zhì)素磺酸鹽樹脂的吸附性尤其是其對重金屬離子的吸附能力已有較多文獻報導(dǎo)，因此本發(fā)明制備的產(chǎn)品可用于藥物緩釋，酶的固定，納米復(fù)合材料制備以及作為超吸水材料和吸附材料使用。
文檔編號C08L97/00GK102504283SQ20111033518
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月29日
發(fā)明者向育君, 徐偉箭, 陳麗娟 申請人:湖南科技大學(xué)