[发明专利]具有吸附性的氧化硅与纤维素纳米复合纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有吸附性的氧化硅与纤维素纳米复合纤维及其制备方法。

背景技术

具有吸附能力的纤维制品是工业生产中需求的重要材料。ZL201010528241.5公开了一种聚丙烯腈/羟基磷灰石复合吸附纤维及其制备方法，将羟基磷灰石与聚丙烯腈溶液复合，通过湿法纺丝法制备具有重金属离子吸附功能的聚丙烯腈/羟基磷灰石复合纤维状的重金属离子吸附剂，对Cd²⁺吸附量为0.29～132.28mg/g，可以应用于水质净化领域。ZL200810053621.0 报道了一种有机物吸附纤维的制造方法，采用甲基丙烯酸正丁酯、丙烯腈、分散剂、引发剂制造树脂和纺丝原液，将所得纺丝原液利用溶液法纺丝工艺纺丝，制得初生纤维；、进行拉伸后处理，得到所述的有机物吸附纤维，所制得的纤维为三维网状结构，具有良好的有机物吸附性和力学性能。 

纤维素( Cellulose) 是自然界中广泛存在的可再生材料，具有成本低廉、容易降解对环境无污染的特点。纤维素（cellulose）由葡萄糖组成的大分子多醣，分子中具有大量的羟基集团，是一种潜在的选择性吸附材料。ZL 200410019876.7公开了一种载铁球形纤维素吸附剂及其制备方法，采用球形纤维素为载体，具高吸附活性的铁的氢氧化物为吸附活性中心可以去除饮用水源中的砷、氟和其他重金属。ZL 200610050833.4公开了一种网络状大孔结构纤维素吸附与转印膜的制备方法，将纤维素溶于有机溶剂中，加入添加剂和非溶剂水得到纤维素制膜液；将制膜液用刮刀刮在洁净平整的玻璃板上自然挥发溶剂，直至固化成多孔膜。该发明纤维素形成的孔为微米级孔隙，本发明与该技术相比，由于吸附剂中的纤维素形成了纳米孔隙结构，具有更大的吸附比面积，因此具有更好的吸附性。ZL 200710023487.5公开了一种基于纤维素的吸附材料的制备方法，将纤维素用氢氧化钠溶液碱化后，与丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵聚合得到纤维素吸附剂，结果表明对金属离子具有良好的吸附性。

 多孔氧化硅是一种良好的吸附材料，ZL200610040748.X公开了一种以三嵌段共聚物P123的高浓度溶液为模板剂、正硅酸乙酯(TEOS)为硅源、在酸性体系中快速制备有序介孔氧化硅的方法，具有较好的吸附能力。ZL200710066266.6公开了一种有序双介孔氧化硅材料，采用正硅酸乙酯和氯化-1-十六烷基-3-甲基咪唑在单分散的聚甲基丙烯酸甲酯微胶体乳球的酸性水溶液中的自组装，通过快速减压抽滤，焙烧脱除有机模板制备而成，该材料具有较高的吸附性能和特殊的孔径尺度分布范围，可用于制备催化剂和吸附剂。 ZL200910229181.4公开了一种形貌可控的单分散介孔二氧化硅纳米颗粒及其制备方法。采用用硅酸钠作硅源、用阳离子表面活性剂作模板剂，可直接合成所需形貌且尺寸分布单一的介孔二氧化硅纳米颗粒，可用作多肽类药物分子的分离和吸附以及催化反应的纳米反应器等方面。

本发明与背景技术相比，所制备的纤维素硅酸盐插层复合多孔吸附膜具有非常高的表面积和很强的吸附能力，而且所制备的材料为纤维结构，便于在工程中的使用。此外，制备过程中纤维素在强碱性条件下反应生成纤维素氨基甲酸酯，可以与氧化硅前驱体水解生成的低聚物通过氢键自组装的方式形成单分散的超分子结构，并在表面活性剂作用下形成高度分散的纳米结构，因此，所制备的纤维素硅酸盐插层复合多孔吸附膜兼具层状硅酸盐和纤维素两种吸附特性。

发明内容

本发明目的旨在提供一种具有吸附性的氧化硅与纤维素纳米复合纤维及其制备方法。为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种具有吸附性的纳米复合纤维，其特征在于:它是氧化硅与纤维素纳米复合纤维,由氢氧化钠、尿素、纤维素、氧化硅前驱体、非离子表面活性剂、乙醇和水组成混合溶液，经过喷丝，在0.5摩尔/升的硫酸中浸泡纤维素再生、热处理和去除表面活性剂，得到的氧化硅与纤维素纳米复合纤维,其中所述的混合溶液中氢氧化钠：尿素：纤维素：水：氧化硅前驱体：乙醇：表面活性剂重量比为0.02：0.01：0.1：1：0.01-0.05：0.5：0.05; 所述的纤维素为聚合度300-600的粘胶纤维、棉浆、木浆、芦苇浆中的任意一种; 所述的氧化硅前驱体为正硅酸乙酯、四甲氧基硅烷中的任意一种; 所述的表面活性剂为非离子表面活性剂F108、F127、P123、P56中的任意一种。