一種植物纖維多孔復合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及植物纖維發(fā)泡復合材料的制備方法，以植物纖維、陰離子表面活性劑和水溶性高分子穩(wěn)泡劑為原料，主要包括水溶性高分子水溶液穩(wěn)定劑的配置及混合、植物纖維懸浮液、植物纖維泡沫體的形成和干燥成型工序，其步驟為：將水溶性高分子穩(wěn)定劑加入到一定量的水中，在一定溫度下攪拌溶解，形成質(zhì)量分數(shù)為1%-20%的水溶液。將一定量的植物纖維加入到水溶性高分子穩(wěn)定劑的水溶液中，常溫下機械攪拌，使植物纖維分散均勻形成植物纖維懸浮液。將陰離子表面活性劑加入到植物纖維懸浮液中，高速機械攪拌發(fā)泡形成植物纖維發(fā)泡體系。將植物纖維發(fā)泡體系倒入模具在60-120℃下干燥成型，制備三維網(wǎng)絡結構的植物纖維發(fā)泡復合材料。發(fā)明所需的主要原料植物纖維，來源豐富、價格低廉、可循環(huán)再生利用，生產(chǎn)過程不污染環(huán)境，產(chǎn)品性能穩(wěn)定、質(zhì)輕。
【專利說明】一種植物纖維多孔復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于多孔復合材料制備【技術領域】，具體涉及一直植物纖維多孔復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]植物纖維多孔材料具有多孔結構、比表面積大、吸附性強等優(yōu)點，纖維多孔材料屬于大孔材料，因其價格低廉，密度小，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，并容易加工，而被廣泛應用于生理衛(wèi)生，醫(yī)療器械，建筑保溫，工業(yè)包裝等領域。
[0003]植物纖維是自然界最為豐富的天然高分子材料，自然界中每年生長的纖維素(以天然植物纖維的形式存在)總量多達千億噸，遠遠超過了地球上現(xiàn)已探明的石油總儲量，且天然植物纖維具有密度小、價格低廉、生物降解和可被重復利用等諸多優(yōu)點。植物纖維作為一種數(shù)量龐大且可再生的自然資源，如何發(fā)揮植物纖維各種優(yōu)勢，從而找到更為有效的利用方式和更廣闊的應用領域，這是人們現(xiàn)階段的研究熱點。纖維素是由(6-1,4-葡萄糖單元重復鏈接而成的直鏈狀天然高分子，其重復單元含有三個-0H，分子鏈間和分子鏈內(nèi)的氫鍵作用，賦予了植物纖維與許多親水性物質(zhì)可產(chǎn)生吸附作用，使其有很好的親水性。
[0004]對于植物纖維類多孔材料，國內(nèi)主要是通過增添化學發(fā)泡劑進行發(fā)泡以便降低產(chǎn)品的密度，使其在應用中達到理想的效果，研究植物纖維類發(fā)泡材料成孔特點及干燥方式等方面的問題；國外對纖維發(fā)泡材料的重點研究在于不使用化學發(fā)泡劑以水蒸氣的作為發(fā)泡劑條件下制備植物纖維多孔材料。性能優(yōu)異的植物纖維發(fā)泡產(chǎn)品正處于試驗研發(fā)階段，對于配方設計，工藝條件等方面的工藝研究有待改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明采用液體發(fā)泡原理，運用獨特的發(fā)泡體系，以陰離子表面活性劑為發(fā)泡劑，水溶性高分子為穩(wěn)泡劑和分散劑，通過機械攪拌發(fā)泡制備了一種三維網(wǎng)狀結構的植物纖維多孔材料。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種植物纖維多孔復合材料。
[0006]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，發(fā)明人通過大量試驗研究并不懈探索，最終獲得了如下技術方案:
一種植物纖維多孔復合材料的制備方法，該制備方法是將干基重量份的植物纖維20-60份、陰離子型表面活性劑1-20份和穩(wěn)泡劑5-50份經(jīng)機械攪拌發(fā)泡法制備獲得植物纖維多孔復合材料，具體包括如下步驟:
(I)將穩(wěn)泡劑加入到一定量的水中，攪拌溶解,形成質(zhì)量分數(shù)為1%_20% (w/v)的水溶
液；
(2 )將植物纖維加入到步驟(1) 所得的水溶液中，常溫下機械攪拌，使植物纖維分散均勻形成植物纖維懸浮液；
(3)將陰離子表面活性劑加入到步驟(2)所得的植物纖維懸浮液中，高速機械攪拌發(fā)泡形成植物纖維發(fā)泡體系；(4)將植物纖維發(fā)泡體系倒入模具干燥成型，制備成具有三維網(wǎng)絡結構的植物纖維多孔復合材料。
[0007]優(yōu)選地，如上所述的植物纖維多孔復合材料的制備方法，其中該制備方法是將干基重量份的植物纖維50份、陰離子型表面活性劑2-15份和穩(wěn)泡劑10-40份經(jīng)機械攪拌發(fā)泡法制備獲得植物纖維多孔復合材料。
[0008]進一步優(yōu)選地，如上所述的植物纖維多孔復合材料的制備方法，其中步驟(4)中植物纖維發(fā)泡體系倒入模具后， 在60-120°C下干燥成型。
[0009]進一步優(yōu)選地，如上所述的植物纖維多孔復合材料的制備方法，其中所述的植物纖維是造紙廠將植物經(jīng)制漿過程去除木質(zhì)素等成分得到新鮮紙漿纖維素，具體為如下的一種或多種:木漿纖維素、草漿纖維素、棉纖維、麻纖維素和竹纖維素。
[0010]進一步優(yōu)選地，如上所述的植物纖維多孔復合材料的制備方法，其中所述的陰離子表面活性劑選自如下的一種或多種:十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基苯磺酸鈉、十八烷基苯磺酸鈉、α-磺基脂肪酸甲酯、N-油?；鵑-甲基?；撬徕c、琥珀酸二異辛酯磺酸鈉、甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸鈉、月桂基硫酸鈉、氨基酸鈉、十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、α -烯基磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十六烷基磺酸鈉、烷基甘油醚磺酸鈉。
[0011]進一步優(yōu)選地，如上所述的植物纖維多孔復合材料的制備方法，其中所述的穩(wěn)泡劑為水溶性的聚丙酰胺、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、可溶性淀粉、明膠和果膠的一種或任意幾種混合物配制的不同濃度的高分子水溶液。
[0012]本專利采用機械攪拌發(fā)泡法，以表面活性劑為發(fā)泡劑，水溶性高分子為穩(wěn)泡劑和分散劑，對植物纖維纖維進行發(fā)泡制備纖維多孔結構材料，主要是向植物纖維體系加入表面活性劑，由于表面活性劑具有降低體系表面張力，水溶性高分子為穩(wěn)泡劑和分散劑，發(fā)揮分散和增粘作用并使植物纖維體系形成均勻的三相懸浮體系，通過高速機械攪拌作用使植物纖維均勻分散并產(chǎn)生氣泡，將泡沫體系注入模具經(jīng)干燥成型，得到泡孔均一、質(zhì)輕的纖維多孔結構材料。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明涉及的植物纖維多孔復合材料制備工藝具有如下優(yōu)點和顯著的進步性:采用植物纖維、陰離子型表面活性劑、水溶性高分子穩(wěn)泡劑為原料，采用機械攪拌發(fā)泡工藝生產(chǎn)植物纖維多孔復合材料是一種全新的工藝和方法，生產(chǎn)所需的主要原料植物纖維，來源豐富、價格低廉、可循環(huán)再生利用，生產(chǎn)過程不污染環(huán)境，產(chǎn)品性能穩(wěn)定、質(zhì)輕，纖維多孔結構材料應用前景廣闊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為植物纖維多孔復合材料制備工藝流程圖。
[0015]圖2為實施例1制備的植物纖維多孔復合材料表面掃描電鏡圖片。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明植物纖維多孔復合材料的制備方法，主要包括水溶性高分子水溶液穩(wěn)定劑的配置及混合、植物纖維懸浮液、植物纖維泡沫體形成及干燥成型工序，其步驟如下:
1、水溶性高分子穩(wěn)定劑水溶液的配置
將水溶性高分子穩(wěn)定劑加入到一定量的水中，在一定溫度下攪拌溶解，形成質(zhì)量分數(shù)為1%-20%的水溶液。
[0017]2、植物纖維懸浮液的形成
將一定量的植物纖維加入到水溶性高分子穩(wěn)定劑的水溶液中，常溫下機械攪拌，使植物纖維分散均勻形成植物纖維懸浮液。
[0018]3、植物纖維發(fā)泡體的形成
將陰離子表面活性劑加入到植物纖維懸浮液，高速機械攪拌發(fā)泡形成植物纖維發(fā)泡體系。
[0019]4、干燥成型 制備植物纖維多孔復合材料
將植物纖維發(fā)泡體系倒入模具一定溫度下干燥成型，制備三維網(wǎng)絡結構的植物纖維發(fā)泡復合材料。
[0020]下面通過實施例進一步說明本發(fā)明。本發(fā)明實施例的原料組成和制備方法僅僅是用于說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的限制，在本發(fā)明的構思前提下對本發(fā)明的簡單改進都屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
[0021]實施例1
將20g質(zhì)量分數(shù)10%的聚丙烯酰胺水溶液和5g質(zhì)量分數(shù)1%聚乙烯醇水溶液攪拌混合均勻制得混合液，將5g植物纖維加入到丙烯酰胺水溶液和聚乙烯醇水溶液的混合液中，高速機械攪拌使植物纖維分散并形成植物纖維懸浮液，往植物纖維懸浮液中加入0.Sg月桂基硫酸鈉，經(jīng)高速機械攪拌形成植物纖維發(fā)泡體，將發(fā)泡體倒入模具并在80°C干燥成型，得到植物纖維發(fā)泡復合材料。
[0022]實施例2
將5g植物纖維中加入到40g質(zhì)量分數(shù)10%的聚丙烯酰胺水溶液中，常溫高速機械攪拌使植物纖維分散并形成植物纖維懸浮液，往植物纖維懸浮液中加入0.6g十二烷基苯磺酸鈉，經(jīng)高速機械攪拌形成植物纖維發(fā)泡體，將發(fā)泡體倒入模具并在90°C干燥成型，得到植物纖維發(fā)泡復合材料。
[0023]實施例3
將5g植物纖維中加入到20g質(zhì)量分數(shù)1%的聚乙烯醇水溶液中，常溫高速機械攪拌使植物纖維分散并形成植物纖維懸浮液，往植物纖維懸浮液中加入0.4g十二烷基苯磺酸鈉，經(jīng)高速機械攪拌形成植物纖維發(fā)泡體，將發(fā)泡體倒入模具并在70°C干燥成型，得到植物纖維發(fā)泡復合材料。
【權利要求】
1.一種植物纖維多孔復合材料的制備方法，其特征在于該制備方法是將干基重量份的植物纖維20-60份、陰離子型表面活性劑1-20份和穩(wěn)泡劑5-50份經(jīng)機械攪拌發(fā)泡法制備獲得植物纖維多孔復合材料，具體包括如下步驟: (1)將穩(wěn)泡劑加入到一定量的水中，攪拌溶解,形成質(zhì)量分數(shù)為1%_20%(w/v)的水溶液； (2)將植物纖維加入到步驟(1)所得的水溶液中，常溫下機械攪拌，使植物纖維分散均勻形成植物纖維懸浮液； (3)將陰離子表面活性劑加入到步驟(2)所得的植物纖維懸浮液中，高速機械攪拌發(fā)泡形成植物纖維發(fā)泡體系； (4)將植物纖維發(fā)泡體系倒入模具干燥成型，制備成具有三維網(wǎng)絡結構的植物纖維多孔復合材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的植物纖維多孔復合材料的制備方法，其特征在于:該制備方法是將干基重量份的植物纖維50份、陰離子型表面活性劑2-15份和穩(wěn)泡劑10-40份經(jīng)機械攪拌發(fā)泡法制備獲得植物纖維多孔復合材料。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的植物纖維多孔復合材料的制備方法，其特征在于:步驟(4)中植物纖維發(fā)泡體系倒入模具后，在60-120°C下干燥成型。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的植物纖維多孔復合材料的制備方法，其特征在于:所述的植物纖維是造紙廠將植物經(jīng)制漿過程去除木質(zhì)素等成分得到新鮮紙漿纖維素，具體為如下的一種或多種:木 漿纖維素、草漿纖維素、棉纖維、麻纖維素和竹纖維素。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的植物纖維多孔復合材料的制備方法，其特征在于:所述的陰離子表面活性劑選自如下的一種或多種:十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基苯磺酸鈉、十八烷基苯磺酸鈉、α-磺基脂肪酸甲酯、N-油?；鵑-甲基?；撬徕c、琥珀酸二異辛酯磺酸鈉、甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸鈉、月桂基硫酸鈉、氨基酸鈉、十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、α -烯基磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、十六烷基磺酸鈉、烷基甘油醚磺酸鈉。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的植物纖維多孔復合材料的制備方法，其特征在于:所述的穩(wěn)泡劑為水溶性的聚丙酰胺、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、可溶性淀粉、明膠和果膠的一種或任意幾種混合物配制的不同濃度的高分子水溶液。
【文檔編號】C08J9/04GK103739868SQ201310723258
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權日:2013年12月25日
【發(fā)明者】彭少賢, 趙西坡, 梁亮勝 申請人:湖北工業(yè)大學