步骤(I)得到得到的混合溶液降温至100°C，加入无水氯化锂配制为氯化锂/N-N二甲基乙酰胺络合溶解体系，恒温搅拌2h，获得纤维素的初始溶液;在络合溶解体系中氯化锂的质量分数为8%;
(3)将步骤(2)得到的纤维素的初始溶液在室温条件下静置陈化48h，溶胶体系粘度逐渐增大，最后凝胶成块得到纤维素凝胶材料，用去离子水反复冲洗，然后用去离子水浸泡纤维素凝胶材料10次，平均每次1min，去除溶解体系中的残留物，制备获得纤维素水凝胶；
(4)配制柠檬酸和柠檬酸三钠的混合溶液，在150°C温度条件下，将步骤(3)得到的纤维素水凝胶加入到合交联溶液中反应24h得到交联增强型纤维素凝胶，其中，纤维素、柠檬酸、朽1檬酸三钠摩尔比为1:0.5:0.6;梓檬酸做为纤维素交联剂，梓檬酸三钠为交联反应催化剂；
(5)将步骤(4)得到交联增强型纤维素凝胶置入无水乙醇或丙酮中浸泡4次每次36h，经过溶剂置换制备纤维素醇凝胶；
(6)将纤维素醇凝胶放入CO2超临界萃取装置中动态萃取4h后，再静态萃取干燥36 h，得到柠檬酸交联增强的纤维素气凝胶。
[0014]本实施例制备得到的纤维素气凝胶密度为131mg/cm3，比表面积大于200m2/g，具有均匀稳定的多孔结构，抗弯强度为5.9MPa。
[0015]实施例4
一种柠檬酸交联增强纤维素气凝胶制备方法，具体包括以下步骤:
(I)按0.1g/L的比例将纤维素粉末(粒径为15μπι)加入N-N二甲基乙酰胺溶剂中，超声波震荡后置于恒温油浴锅中，维持160°C温度并持续电磁搅拌lh;
(2)步骤(I)得到得到的混合溶液降温至100°C，加入无水氯化锂配制为氯化锂/N-N二甲基乙酰胺络合溶解体系，恒温搅拌2h，获得纤维素的初始溶液;在络合溶解体系中氯化锂的质量分数为8%;
(3)将步骤(2)得到的纤维素的初始溶液在室温条件下静置陈化48h，溶胶体系粘度逐渐增大，最后凝胶成块得到纤维素凝胶材料，用去离子水反复冲洗，然后用去离子水浸泡纤维素凝胶材料10次，平均每次1min，去除溶解体系中的残留物，制备获得纤维素水凝胶；
(4)配制柠檬酸和柠檬酸三钠的混合溶液，在150°C温度条件下，将步骤(3)得到的纤维素水凝胶加入到合交联溶液中反应24h得到交联增强型纤维素凝胶，其中，纤维素、柠檬酸、柠檬酸三钠摩尔比为1: 0.8:0.8;柠檬酸做为纤维素交联剂，柠檬酸三钠为交联反应催化剂；
(5)将步骤(4)得到交联增强型纤维素凝胶置入无水乙醇或丙酮中浸泡4次每次36h，经过溶剂置换制备纤维素醇凝胶；
(6)将纤维素醇凝胶放入CO2超临界萃取装置中动态萃取4h后，再静态萃取干燥36 h，得到柠檬酸交联增强的纤维素气凝胶。
[0016]本实施例制备得到的纤维素气凝胶密度为119mg/cm3，比表面积大于300m2/g，具有均匀稳定的多孔结构，抗弯强度为6.3MPa。
[0017]实施例5
一种柠檬酸交联增强纤维素气凝胶制备方法，具体包括以下步骤:
(1)按0.1 g/L的比例将纤维素粉末(粒径为15μπι)加入N-N二甲基乙酰胺溶剂中，超声波震荡后置于恒温油浴锅中，维持150°C温度并持续电磁搅拌Ih;
(2)步骤(I)得到得到的混合溶液降温至100°C，加入无水氯化锂配制为氯化锂/N-N二甲基乙酰胺络合溶解体系，恒温搅拌2h，获得纤维素的初始溶液;在络合溶解体系中氯化锂的质量分数为8%;
(3)将步骤(2)得到的纤维素的初始溶液在室温条件下静置陈化48h，溶胶体系粘度逐渐增大，最后凝胶成块得到纤维素凝胶材料，用去离子水反复冲洗，然后用去离子水浸泡纤维素凝胶材料8次，平均每次15min，去除溶解体系中的残留物，制备获得纤维素水凝胶；
(4)配制柠檬酸和柠檬酸三钠的混合溶液，在120°C温度条件下，将步骤(3)得到的纤维素水凝胶加入到合交联溶液中反应24h得到交联增强型纤维素凝胶，其中，纤维素、柠檬酸、柠檬酸三钠摩尔比为1: 0.2:0.2;柠檬酸做为纤维素交联剂，柠檬酸三钠为交联反应催化剂；
(5)将步骤(4)得到交联增强型纤维素凝胶置入无水乙醇或丙酮中浸泡4次每次36h，经过溶剂置换制备纤维素醇凝胶；
(6)将纤维素醇凝胶放入CO2超临界萃取装置中动态萃取4h后，再静态萃取干燥36 h，得到柠檬酸交联增强的纤维素气凝胶。
[0018]本实施例制备得到的纤维素气凝胶密度为109mg/cm3，比表面积大于350m2/g，具有均匀稳定的多孔结构，抗弯强度为3.8MPa。
[0019]以上实施例均能够制备获得一种具有较轻密度，以及均匀稳定的内部网络结构，同时实施验证了柠檬酸的交联改性作用可以在纤维素内部网络结构中获得稳固内部网络结构的交联点，在比表面积降低不明显的前提下显著提高其力学性能，制备获得了一种具有较高强度的纤维素气凝胶材料。
【主权项】
1.一种柠檬酸交联增强纤维素气凝胶制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)按0.1-0.5g/L的比例将纤维素粉末加入N-N二甲基乙酰胺溶剂中，超声波震荡后置于恒温油浴锅中，维持140?160°C温度并持续电磁搅拌I?1.5h; (2)步骤(I)得到得到的混合溶液降温至80?100°C，加入无水氯化锂配制为氯化锂/N-N二甲基乙酰胺络合溶解体系，恒温搅拌2?3h，获得纤维素的初始溶液;在络合溶解体系中氯化锂的质量分数为6~8%; (3)将步骤(2)得到的纤维素的初始溶液在室温条件下静置陈化24?48h，凝胶成块得到纤维素凝胶材料，用去离子水冲洗，然后用去离子水浸泡纤维素凝胶材料5?10次，平均每次10-30 min，得到纤维素水凝胶； (4)配制柠檬酸和柠檬酸三钠的混合交联溶液，在25?150°C温度条件下，将步骤(3)得到的纤维素水凝胶加入到合交联溶液中反应20?24h得到交联增强型纤维素凝胶，其中，纤维素、柠檬酸、柠檬酸三钠摩尔比为1: 0.1?1:0.1?I; (5)将步骤(4)得到交联增强型纤维素凝胶置入无水乙醇或丙酮中浸泡2?4次每次12?36 h，经过溶剂置换制备纤维素醇凝胶； (6)将纤维素醇凝胶放入⑶2超临界萃取装置中动态萃取1~4h后，再静态萃取干燥24?36 h，得到柠檬酸交联增强的纤维素气凝胶。2.根据权利要求1所述的柠檬酸交联增强纤维素气凝胶制备方法，其特征在于:步骤(I)所述纤维素粉末的粒径为10~25μ??。
【专利摘要】本发明涉及一种柠檬酸交联增强纤维素气凝胶制备方法，属于资源环境废弃物处理领域。本发明制备的纤维素气凝胶密度为100~160？mg/cm3，具有致密均匀的微孔结构，其比表面积100~400m2/g，同时较一般纤维素气凝胶具有更高的强度和硬度。本发明利用DMAc/LiCl溶解体系高温油浴溶解纤维素，通过溶胶凝胶以及柠檬酸酯化交联反应在高分子网络体系内形成可均匀稳定的化学交联点，并通过超临界干燥获得高强度纤维素气凝胶。本方法制备过程简单，无污染，所用试剂均安全无毒，原料环保低廉，可用做高强度隔热或吸附材料。
【IPC分类】C08J9/28, C08J3/075, C08K5/092, C08J3/24, C08L1/02
【公开号】CN105542218
【申请号】CN201610041105
【发明人】李如燕, 袁英杰, 孙可伟, 董祥, 于晓华
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月22日