[发明专利]一种醋酸纤维素多孔微球的制备方法及其产品

说明书

 

技术领域：

本发明属于高分子材料学领域，特别涉及一种醋酸纤维素多孔微球的制备方法及其由该方法制备的产品。

背景技术：

醋酸纤维素是一种重要的纤维素衍生物，它是纤维素的乙酸酯。醋酸纤维素具有无毒、可生物降解等特性。其中，乙酰基取代度介于2.0～2.7之间醋酸纤维素被称为二醋酸纤维素，它被广泛用作香烟过滤嘴丝束（烟用醋纤丝束）。

为了使烟用醋纤丝束卷制成的滤棒具有合适的硬度，工业上往往在丝束表面施加一定量的三醋酸甘油酯，其用量通常为醋纤丝束质量的4.0％～12.0％。在滤棒加工过程中，不可避免会产生废弃的烟用醋纤丝束。但由于这些废弃烟用丝束往往含有一定量的三醋酸甘油酯，限制了其回收再利用。目前废弃丝束的处理方法是定点焚烧，虽然杜绝了废弃丝束进入假烟制造环节的途径，但是也带来了资源的浪费。

醋酸纤维素多孔微球不仅保留了醋酸纤维素材料本身的性质，而且由于多孔微球独特的微观结构，如多孔性、较大的比表面积等，其工业适应性逐渐得到关注，在分离、吸附、生物医用、环境保护等领域有望得到广泛应用。专利US4663667采用沉淀法制备了多孔醋酸纤维素微球，通过将醋酸纤维素溶解于高浓度的醋酸溶液中，然后滴入低浓度醋酸溶液中沉淀得到醋酸纤维素多孔微球。专利US461892以卤代烃为溶剂，通过悬浮分散法制备了多孔醋酸纤维素微球。中国专利CN 201110222485.5将含有增塑剂的废弃醋酸纤维素丝束溶解于混合溶剂中，得到聚合物浆液，然后将聚合物浆液加入到分散液中，充分混合得到悬浮液，通过降低醋酸纤维素溶解度，析出醋酸纤维素微球。但是，通常情况下，采用以上方法所制备的醋酸纤维素微球往往无孔或者孔体积较小，孔结构不易调控，其应用得到限制。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种醋酸纤维素多孔微球的制备方法以及由该方法制备的醋酸纤维素多孔微球。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种醋酸纤维素多孔微球的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）将混有三醋酸甘油酯的醋酸纤维素溶解于有机溶剂中得到浓度为1.0～10.0%的醋酸纤维素有机溶液；

（2）将致孔剂水溶液加入到上述醋酸纤维素有机溶液中，乳化制得油包水型W/O乳液；

（3）将W/O乳液加入外水相水溶液中得到W/O/W双重乳液，去除有机溶剂，微球固化，经过滤洗涤干燥后得到所述醋酸纤维素多孔微球。

所述的致孔剂水溶液为浓度1.0～20.0%的碳酸盐溶液、碳酸氢盐溶液或两者混合溶液；所述碳酸盐为碳酸铵、碳酸钠、碳酸钾；碳酸氢盐为碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾。

所述外水相水溶液中pH值为1.0～9.0。

所述混有三醋酸甘油酯的醋酸纤维素中三醋酸甘油酯质量分数为1.0～30.0%。该混有三醋酸甘油酯的醋酸纤维素可以为废弃的烟用醋酸纤维素丝束，也可以为废弃的烟用醋酸纤维素丝束与三醋酸甘油酯进一步混合所得混合物，或为醋酸纤维素与三醋酸甘油酯混合所得混合物。

所述醋酸纤维素的乙酰基取代度为2.0～2.7。

所述有机溶剂为乙酸乙酯、乙酸甲酯、二氯甲烷、三氯甲烷中的一种或者两种任意比例的混合溶剂。

所述致孔剂水溶液、醋酸纤维素有机溶液与外水相水溶液的质量比为0.1～0.5 : 1 : 5～20。

在制备W/O乳液和W/O/W乳液时，可根据需要添加乳化剂，如聚乙烯醇、吐温-80等，乳化剂的添加量优选0.2～2.0%。

在制备W/O/W乳液时，制备温度优选在20～50^oC进行。

利用上述方法制备的醋酸纤维素多孔微球，扫描电子显微镜测试显示微球具有互通的孔结构，平均粒径为20～2000微米；氮气吸附法测定表明微球的BET比表面积在1.0～50.0 m²/g；压汞法测定表明微球孔径在50～20000nm, 孔体积在0.5～10.0 mL/g；微球中三醋酸甘油酯质量分数为1.0%～20%。

本发明相对于现有技术，有以下优点和有益效果：