[发明专利]一种有催化活性的纤维素薄膜制备方法

说明书

本发明涉及一种有催化活性的纤维素薄膜制备方法，其特征在于在采用相转变法制备纤维素膜的基础上，将纤维素膜浸渍在不同浓度的多胺基硅烷偶联剂溶液中，处理7‑24h，而后在逐步升温的条件下进行非均相接枝反应，经乙醇后处理后，即得多胺基功能化的纤维素膜。本制备方法简单可行，易于操作，生产成本低，纤维素胺基化功能膜对Knoevenagel缩合反应和Henry反应均表现出了良好的催化活性，且具有环保、易于回收、可重复使用等绿色催化剂的优点。此外，本发明提供的胺基功能化纤维素薄膜具有多孔性特征，可对催化生成的产物进行负载，便于进一步的应用。

技术领域

本发明属于一种纤维素薄膜的制备技术领域，具体涉及一种具有催化活性的胺基功能化的纤维素薄膜制备方法。

背景技术

纤维素膜的制备技术及其高附加值化是近年来纤维素科学与技术领域的研究重点。研究的方向主要包括以下方面：(1)开发新的膜制备技术，如纳米纤维素的水悬浮液成膜技术、传统的相转化法和荷电化修饰等技术相结合而制备的新颖纤维素膜；(2)采用共混、负载、以及吸附等物理方法以提高纤维素膜的高性能和功能化，如利用纤维素多孔结构的负载金属、金属氧化物、稀土等各种无机纳米粒子，以赋予赋予其导电、导磁、化学催化、抗菌、光学等功能；(3)利用纤维素大分子链含有的羟基，对其进行氧化、酯化、胺基化、醚化以及接枝共聚等表面改性，以实现纤维素膜的功能化；(4)分析和研究已研制出的功能化纤维素膜，以开发新的功能性，进一步拓宽其应用领域。

胺类催化剂是碱性催化剂的重要一种，除了广泛应用于Knoevenagel缩合反应、Baylis-Hillman反应以及Aldol反应外，还可用于PU合成、环氧树脂的固化以及酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛的聚合中。近年来，绿色化学和绿色催化剂的概念日益深入人心，胺类催化剂的研究已从传统地提高反应速率以及产率以及更温和反应条件的获得转变为解决催化剂不能重复使用，回收困难，催化剂与产物分离步骤繁琐，具有腐蚀性及废水排放造成污染等问题。各种有机胺以及新颖的催化剂如胺基修饰的生物催化剂等对环境友好的固体碱催化剂的出现，尽管达到了高效的、绿色的、可重复回收利用的目的，但仍存在反应的适应性以及生产成本较高的问题。本发明在采用相转变法制备多孔纤维素膜的基础上，以多胺基硅烷偶联剂为改性剂，进行非均相氨基接枝，经胺基修饰的多孔纤维素膜对Knoevenagel缩合反应表现出了良好的催化活性，本发明既制备了新型的胺类催化剂，又为胺基功能化的纤维素膜的应用前景指出了一条新的途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种有催化活性的胺基功能化的纤维素薄膜制备方法。该方法制备工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。所得胺基功能化纤维素膜对Knoevenagel缩合反应和Henry反应均表现出了良好的催化活性，且具有环保、易于回收、可重复使用等绿色催化剂的优点。

为达到上述目的，一种具催化性能的多孔结构纤维素薄膜制备方法如下：

(1)制备纤维素薄膜：采用相转变法制备多孔纤维素膜；

(2)硅烷偶联剂溶液的配置：将一定量的硅烷偶联剂溶解在溶剂中，冰醋酸调节溶液pH(3-5)；

(3)接枝纤维素薄膜：将纤维素薄膜浸渍在步骤(2)中配置好的溶液中一段时间(7-24h)后取出在烘箱中热处理，反应温度为30-150℃，反应时间时间为2-8h；

(4)将改性后的纤维素薄膜经过乙醇溶剂浸泡洗涤多次，室温下干燥，最终制成氨基功能化纤维素薄膜。

所述步骤(1)的多孔纤维素膜，是再生纤维素膜、纳米纤维素膜以及细菌纤维素膜中的一种。

所述步骤(2)中硅烷偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，3-氨丙基三甲氧基硅烷，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种。

所述步骤(3)中的多胺基硅烷偶联剂溶液浓度为0.5wt％-8wt％

本发明的有益效果在于：