[发明专利]改性纤维素纳米晶体、高强水凝胶材料、制备方法及应用

权利要求书

1.一种高强水凝胶材料，其特征在于，所述高强水凝胶材料包括以下主要成分：甲基纤维素、改性纤维素纳米晶体和水；

以重量份数计，100份水中投入所述甲基纤维素0.2-20份、所述改性纤维素纳米晶体0.1-10份；

其中，所述改性纤维素纳米晶体，包括纤维素纳米晶体与甲基纤维素，二者通过与戊二醛反应结合，所述甲基纤维素的取代度为：所述纤维素纳米晶体主体内的每个葡萄糖单元中0.002-0.1个羟基被取代；所述改性纤维素纳米晶体的长度为50～1000nm、宽度为3～60nm、高度为3～20nm，结晶度为80～99％；

所述高强水凝胶材料的制备方法如下:

第一步，根据预设的所述重量份数，在水中加入所述甲基纤维素和所述改性纤维素纳米晶体，得到混合水溶液；

第二步，将得到的所述混合水溶液室温下搅拌均匀，得到所述高强水凝胶材料。

2.根据权利要求1所述的高强水凝胶材料，其特征在于，以重量份数计，100份水中投入所述甲基纤维素0.5-15份、所述改性纤维素纳米晶体0.5-5份。

3.权利要求1所述高强水凝胶材料在含水木质文物保护中的应用，其特征在于，通过以下方法实现：

步骤一，将所述高强水凝胶材料以注射方式沿含水木质文物纵向方向注入；

步骤二，将注射后的所述含水木质文物在40-70℃环境温度下静置0.5-10小时，实现所述高强水凝胶材料的溶液-凝胶相转变，完成所述高强水凝胶材料的渗透加固；

步骤三，再进行脱水处理之后，完成所述含水木质文物的加固脱水保护处理。

4.根据权利要求3所述高强水凝胶材料在含水木质文物保护中的应用，其特征在于，

步骤一中，通过注射仪器实现所述注射，所述注射仪器为医用静脉注射器、可调连续注射器、注射泵中的任一种；所述注射仪器的线速率为1μm/min～150mm/min；

所述含水木质文物为经过地下长期埋藏或河流、湖泊、海洋类水环境中长期浸泡的，处于不同强度性能保存状态的含水木质文物，所述含水木质文物的最大含水率为100～1000％；

和/或，

步骤二中，将注射后的所述含水木质文物在50-60℃环境温度下静置3-5小时；

和/或，

步骤三中，所述脱水处理为自然干燥、阴干、冷冻干燥或超临界干燥。

5.根据权利要求3所述高强水凝胶材料在含水木质文物保护中的应用，其特征在于，所述步骤三之后，还包括，对完成加固脱水保护处理后的所述含水木质文物进行可逆去除，具体为：

1)将可注射高强水凝胶加固处理后的所述含水木质文物浸泡在水环境中，室温下发生凝胶-溶胶转变后的所述水凝胶材料从所述含水木质文物中自由渗透出去；

2)多次更换所述水环境，即完成所述含水木质文物的可逆去除。

6.根据权利要求1所述的高强水凝胶材料，其特征在于，所述改性纤维素纳米晶体的制备方法，包括以下步骤：

a.将甲基纤维素和纤维素纳米晶体分散在水溶液中，45℃-50℃下搅拌4-4.5小时后，室温继续搅拌直至固体物完全溶解，得到所述甲基纤维素和所述纤维素纳米晶体的混合水溶液；所述甲基纤维素、所述纤维素纳米晶体和水的投料质量比为0.02～200：1：50，搅拌速率为50-500r/min；

b.通过1mol/L的HCl水溶液调节所述混合水溶液的pH值为1～6；

c.再加入浓度为0.05～5wt％的戊二醛，45℃-50℃下搅拌1-1.5小时，得到初始的改性纤维素纳米晶体溶液；

d.离心处理所述改性纤维素纳米晶体溶液，除去上层液体，收集下层的沉淀物；

e.将所述沉淀物经水分散后，透析处理7-8天直至透析液pH值恒定；

f.取出透析袋，得到其内保留的大分子残留溶液，即为所述改性纤维素纳米晶体的水溶液。