得納米纖維素與聚乙烯 醇混合分散液；
[0045] (4)將步驟⑶得到的分散液倒入模具中，靜置lOmin;
[0046](5)將步驟⑷得到混合分散液低溫冷凍12h，冷凍溫度為_20°C，取出后恒溫放置 4h，放置溫度為25°C，重復(fù)完成5次凍融循環(huán)；
[0047](6)將步驟（5)得到的水凝膠放入去離子水中置換出凝膠中的二甲亞砜溶劑，得 到納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合凝膠。
[0048] 對制得的納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合凝膠進(jìn)行性能測試。測試結(jié)果見表1。
[0049] 實施例3
[0050] 本高強(qiáng)度高溶脹性納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合水凝膠的制備方法，包括以下步 驟：
[0051] (1)稱取10g的納米纖維素懸浮液，滴加一定量的去離子水保持懸浮液中的水含 量為20g，加入80g二甲亞砜溶液中，磁力攪拌配制成混合分散液；
[0052] (2)稱取聚乙烯醇7. 5g，加入步驟⑴中的分散液中，95°C條件下磁力攪拌3h;
[0053] (3)將步驟⑵分散液恒溫靜置30min，靜置溫度為60°C，得納米纖維素與聚乙烯 醇混合分散液；
[0054] (4)將步驟⑶得到的分散液倒入模具中，靜置lOmin;
[0055](5)將步驟⑷得到混合分散液低溫冷凍12h，冷凍溫度為_20°C，取出后恒溫放置 4h，放置溫度為25°C，重復(fù)完成8次凍融循環(huán)；
[0056] (6)將步驟（5)得到的水凝膠放入去離子水中置換出凝膠中的二甲亞砜溶劑，得 到納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合凝膠。
[0057] 實施例4
[0058] 本高強(qiáng)度高溶脹性納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合水凝膠的制備方法，包括以下步 驟：
[0059] (1)稱取20g的納米纖維素懸浮液，滴加一定量的去離子水保持懸浮液中的水含 量為20g，加入80g二甲亞砜溶液中，磁力攪拌配制成混合分散液；
[0060] (2)稱取聚乙烯醇7. 5g，加入步驟（1)中的分散液中，95°C條件下磁力攪拌3h;
[0061] (3)將步驟（2)分散液恒溫靜置30min，靜置溫度為60°C，得納米纖維素與聚乙烯 醇混合分散液；
[0062] (4)將步驟（3)得到的分散液倒入模具中，靜置lOmin;
[0063] (5)將步驟⑷得到混合分散液低溫冷凍12h，冷凍溫度為_20°C，取出后恒溫放置 4h，放置溫度為25°C，重復(fù)完成6次凍融循環(huán)；
[0064] (6)將步驟（5)得到的水凝膠放入去離子水中置換出凝膠中的二甲亞砜溶劑，得 到納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合凝膠。
[0065] 對比例1
[0066] 本納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合水凝膠的制備方法，包括以下步驟：
[0067] (1)稱取5g的納米纖維素懸浮液，加一定量的去離子水保持整個體系中的水含量 為l〇〇g，磁力攪拌配制成混合分散液；
[0068] (2)稱取聚乙烯醇7. 5g，加入步驟（1)中的分散液中，95°C條件下磁力攪拌3h;
[0069] (3)將步驟⑵分散液恒溫靜置30min，靜置溫度為60°C，得納米纖維素與聚乙烯 醇混合分散液；
[0070] (4)將步驟⑶得到的分散液倒入模具中，靜置lOmin;
[0071] (5)將步驟（4)得到混合分散液低溫冷凍12h，冷凍溫度為-20°C;
[0072](6)將步驟（5)冷凍后的凝膠恒溫放置4h，放置溫度為25°C，與步驟（5) -起計為 1次凍融循環(huán)；
[0073] (7)重復(fù)步驟（5)和（6)完成5次凍融循環(huán)，得到納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合凝 膠。
[0074] 對制得的納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合凝膠進(jìn)行性能測試。測試結(jié)果見表1
[0075] 表1 :實施例2-4與對比例1制得的納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合水凝膠的性能對 照表
[0076]
[0077]
[0078] 溶脹度測4 :將制得的凝膠k樣在25°C的"離子水中放置'h達(dá)到溶脹平衡，取 出凝膠試樣用濾紙擦干凝膠表面水分。溶脹撞
Ws為溶脹平衡時的重 量，wd為干凝膠的重量。
[0079] 壓縮強(qiáng)度測試：制得試樣的規(guī)格直徑與高均為12mm的圓柱體，將充分溶脹的凝膠 試樣表面用濾紙擦干，用萬能力學(xué)試驗機(jī)（深圳，SANSI)進(jìn)行壓縮強(qiáng)度測試，壓縮應(yīng)變率 設(shè)置為5_1/1^11。計算壓縮應(yīng)變?yōu)?()%時的壓縮強(qiáng)度。
[0080] 從表1中可以看出，通過本發(fā)明的制備方法制得的納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合凝 膠具有更高的強(qiáng)度與更高的溶脹度。
【主權(quán)項】
1. 一種高強(qiáng)度高溶脹性納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于： 包括以下步驟： (1) 納米纖維素懸浮液加入二甲亞砜溶劑中，磁力攪拌配制成混合分散液； (2) 聚乙烯醇加入步驟（1)中的分散液中，加熱條件下磁力攪拌至均勻； (3) 將步驟（2)的分散液恒溫靜置，得納米纖維素與聚乙烯醇混合分散液； (4) 將步驟（3)得到的分散液倒入模具中，靜置； (5) 將步驟（4)得到混合分散液低溫冷凍后再恒溫放置，反復(fù)凍融，循環(huán)5-8次； (6) 將步驟（5)得到的水凝膠放入去離子水中置換出凝膠中的二甲亞砜溶劑，得到納 米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合凝膠。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度高溶脹性納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合水凝膠的制備方 法，其特征在于：所述納米纖維素為植物來源的納米纖維素，納米纖維素懸浮液中的納米纖 維素的濃度為〇? 8~I. 2wt %，纖維直徑為10~30nm，纖維長度500nm~2 y m〇3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高強(qiáng)度高溶脹性納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合水凝膠的制備方 法，其特征在于：所述聚乙烯醇的聚合度為1750±50。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)度高溶脹性納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合水凝膠的制備方 法，其特征在于：各組分重量比納米纖維素懸浮液：二甲亞砜溶劑：聚乙烯醇=20:80:7. 5。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)度高溶脹性納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合水凝膠的制備方 法，其特征在于：步驟（2)中磁力攪拌溫度為95°C，步驟（3)中靜置溫度為60°C。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強(qiáng)度高溶脹性納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合水凝膠的制備方 法，其特征在于：步驟（5)中每次凍融的低溫冷凍溫度為-20°C，冷凍時間12h ;恒溫放置溫 度為25°C放置時間4h。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)度高溶脹性納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合水凝膠的制備方 法，其特征在于：所述納米纖維素由機(jī)械研磨、酶水解、酸水解或氧化劑氧化中的任意一種 方法制備得到或者至少兩種以上的方法聯(lián)合制備得到。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高強(qiáng)度高溶脹性納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合水凝膠的制備方 法，其特征在于：所述納米纖維素懸浮液的制備方法如下： A、 篩取40~60目的竹粉原料，將其烘干后使用電子天平精確稱取IOg用濾紙包裹好 放入索式抽提器中，制備450ml的苯醇抽提液，90 °C進(jìn)行抽提6h，過濾洗滌直中性，其中苯 醇抽提液中苯300ml，乙醇150ml ; B、 將洗濾后的原料放入燒杯，加400ml去離子水，用1~I. 25wt%的亞氯酸鈉在酸性條 件下處理，Ih后再次添加同量亞氯酸鈉，同樣在酸性條件下處理，重復(fù)添加5~7次，以脫除 大部分木質(zhì)素，制得綜纖維素； C、 配制2~3wt%的氫氧化鉀溶液，在90°C下處理第1步獲得的綜纖維素2~3h，以脫 除其中的大部分半纖維素； D、 用1~I. 25wt%亞氯酸鈉在酸性條件下處理步驟（C)所得溶液1~2h，并進(jìn)一步用 4~7wt%的氫氧化鉀于90°C下對所得纖維素進(jìn)行純化處理2~4h，以除去木質(zhì)素和半纖 維素，從而獲得純化的纖維素； E、 采用1~I. 5wt%的鹽酸溶液，在80~90°C下處理步驟（D)中獲得的純化纖維素 2 ~3h ;
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度高溶脹性納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合水凝膠的制備方法，包括以下步驟：納米纖維素懸浮液加入二甲亞砜溶劑中，磁力攪拌配制成混合分散液；加入聚乙烯醇，95℃條件下磁力攪拌3h；60℃恒溫靜置30min，然后分散液低溫冷凍后恒溫放置，完成5-8次凍融循環(huán)；得到的水凝膠放入去離子水中置換出凝膠中的二甲亞砜溶劑，得到納米纖維素/聚乙烯醇復(fù)合凝膠。本發(fā)明的反應(yīng)為物理反應(yīng)，制備過程對環(huán)境污染極低，二甲亞砜和水的混合溶劑體系能有效促進(jìn)納米纖維素/聚乙烯醇凝膠形成均一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成的三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能有效提高凝膠的強(qiáng)度與溶脹度，且反應(yīng)完成后二甲亞砜可直接從凝膠中置換出來，得到的生物質(zhì)凝膠無毒無污染。
【IPC分類】C08L29/04, C08L1/02, C08J3/24, C08J3/075
【公開號】CN105153438
【申請?zhí)枴緾N201510710929
【發(fā)明人】徐朝陽, 李健昱
【申請人】南京林業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月27日