[发明专利]一种纤维素基聚合物/蒙脱土纳米复合吸附材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种功能高分子纳米复合材料领域，具体涉及到一种纤维素基聚合物/蒙脱土的纳米复合材料及其制备方法，它是由功能单体在纤维素骨架上的接枝共聚和功能单体在蒙脱土层间的原位插层聚合同时进行而制得功能高分子纳米复合材料，可广泛用于废水处理领域 

背景技术

随着全球经济和社会的迅猛发展，水污染问题不断加剧，已严重危害到生态环境和人类的生命健康。水污染的治理经成为国内外环保工作者研究的热点。近年来，由于全世界对新能源环保材料的开发研究，纤维素作为一种天然高分子材料倍受瞩目。纤维素具有无污染、来源广泛、生物相容性好、物理化学性质稳定等特点，将它功能化或改性后可以用于高吸水性材料、吸油剂、重金属吸附剂以及色谱分析等领域。而蒙脱土作为天然无机矿物材料，因其资源丰富、层间阳离子可交换性、该类矿物具有吸附阳离子和极性有机分子的能力，常在废水处理中用作吸附剂和絮凝剂。将纤维素改性的同时与无机粘土进行复合制备有机/无机复合材料，是近些年纤维素复合材料的研究方向之一。

就目前文献而言，大量文献表明这种有机/无机复合材料的性能要比原组成优异，尤其是用于水处理领域。邱海霞等 (H. Qiu, J. Yu. Polyacrylate/(Carboxymethyl cellulose Modified Montmorillonite) Superabsorbent Nanocomposite: Preparation and Water Absorbency. Journal of applied polymer science. 2008, 107 (1): 118-123) 合成了聚丙烯酸/羧甲基纤维素/蒙脱土复合材料，并研究了其吸水能力和保水能力，研究表明其吸水能力及保水能力要优于原组分。王丽 等(L. Wang, J. Zhang, A. Wang. Removal of Methylene Blue from Aqueous Solution Using Chitosan-g-Poly (Acrylic Acid)/Montmorillonite Superadsorbent Nanocomposite. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2008, 322 (1): 47-53) 合成了壳聚糖-g-聚丙烯酸/蒙脱土复合吸附剂，研究表明其对亚甲基蓝的吸附能力极其优越。而纤维素由于难溶于普通溶剂，所以对均相体系中制备纤维素基聚合物/蒙脱土复合材料的研究不多。

因此，对新型环境功能复合材料的研究、开发和应用将有极大的科学、社会和经济意义。所以，我们将对纤维素和蒙脱土改性后进行复合，从而获得吸附性更好的复合材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：蒙脱土如何被插层或者剥离；哪种单体的聚合物具有优异的吸附能力。

 为解决上述技术问题，本发明采用了的如下的具体技术方案。

一种有机/无机纳米复合吸附材料，通过如下方法合成：将原蒙脱土有机化改性后的有机蒙脱土均匀分散在有机溶剂中，然后加入功能单体，高速搅拌，制备成分散均匀的混合溶液；然后将混合溶液加入到纤维素的离子液体溶液中，混合均匀后，加入一定量的交联剂和引发剂，在40-120℃下密封反应0.1-48 h，经分离、洗涤、干燥后制得纤维素基聚合物/蒙脱土复合材料。其中蒙脱土的有机化程度为0-30%，纤维素、有机蒙脱土、引发剂、交联剂、单体的质量比为1:(0.1-3):(0.001-1):(0.001-1):(5-300)。

所述的纤维素基聚合物/蒙脱土复合吸附材料，其特征所述是纤维素来自棉、麻、麦秆、稻草、甘蔗渣中的一种，其聚合度≤1000。

所述的蒙脱土为钠基蒙脱土、钙基蒙脱土、镁基蒙脱土或经过有机化的蒙脱土。

所述的纤维素基聚合物/蒙脱土复合吸附材料，其特征所述的接枝单体是丙烯酸、取代丙烯酸、丙烯酰胺、取代丙烯酰胺、丙烯酸酯、取代丙烯酸酯、乙烯基吡啶、乙烯基咪唑、乙烯基-吡咯烷酮、乙烯基咔唑等其中的一种。

所述的有机蒙脱土改性剂为有机季铵盐、有机季膦盐、有机咪唑盐，蒙脱土有机化程度为0-30%。

所述的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、吡啶、氯仿。

所述的离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯、1-丁基-3-甲基咪唑氯 、1-（2-羟乙基）-3-甲基咪唑氯、溴代N-乙基吡啶、1-乙基-3-甲基咪唑甲基膦酸酯盐。