[发明专利]一种环保型纤维素海绵材料的制备方法

说明书

本发明属于纤维素技术领域，具体涉及一种环保型纤维素海绵材料的制备方法。制备步骤为：1）纤维素的预处理；2）纤维素溶液的制备；3）纤维素海绵材料的制备。本发明提供了一种环保型纤维素海绵材料的制备方法，制备出的纤维素海绵材料生产成本低、环保压力轻，可代替企业目前采用的纤维素磺酸盐法。本发明所制备的环保型纤维素海绵材料，力学性能良好、吸水率高。本发明选择低温成型，有利于Na₂SO₄结晶化合物的形成，而在自然条件下，纤维素海绵的成型慢。本发明加入的Na₂SO₄可利用其与硫酸的同离子效应，抑制氢离子的活性，以防止纤维素过度降解。本发明选用NaOH／硫脲的水溶液体系具有较强的溶解能力，而且随温度降低，其溶解能力逐渐加强。

技术领域

本发明属于纤维素技术领域，具体涉及一种环保型纤维素海绵材料的制备方法。

背景技术

泡沫塑料作为一种日常生活用品和工业用品，已经出现了几十年，成为工业生产、人们生活中必不可少的物品。现在市场上销售的泡沫用品，主要是由来源于石油产品的聚氨酯和聚苯乙烯制造而成。其不但生产过程污染环境，且废弃物也很难降解，特别是用于人体卫生、家庭洗涤和化妆时，长期使用会对人产生一定的危害。随着石油资源的不断减少，其原料来源也将是一个严重的问题。进入二十一世纪后，人们对环保有了更进一步的认识，势必要有一种新的环保型泡沫塑料代用品。

植物纤维素是自然界中最普遍的一种天然资源，不但来源广泛，而且能通过植物的光合作用不断“再生”，世界每年的产量高达1000亿吨。纤维素在自然条件下很易分解为二氧化碳和水，对环境无污染。利用纤维素制备纤维素海绵，具有吸水快，保水性强，易风干、擦拭效果好等特点，目前纤维素海绵主要用于清洁用品，如餐具清洗、汽车清洗等。

在纤维素海绵的生产工艺中最重要的就是纤维素溶剂，由于纤维素的超分子结构，使得纤维素在大部分有机溶剂中很难溶解，特别是聚合度较高时，溶解更加困难。目前纤维素溶解工艺可分为两大类：一为借用传统的粘胶纤维生产前半部的纤维素溶解工艺，即采用二硫化碳反应的纤维素磺酸盐法。该法污染环境，腐蚀设备，但由于相对工艺成熟，成本较低，一些企业还在采用。另一类即为溶剂法，又可分为衍生化溶剂和非衍生化溶剂，也可以分为水相溶剂和非水相溶剂。其中已用于工业的主要有NaOH／CS₂体系和NMMO／水溶剂体系，另外还有一部分溶剂也具有较好的发展前景，如离子液体、NaOH／尿素或硫脲／水体系等。利用NaOH／硫脲溶液作为纤维素溶剂，不仅溶解能力较强，而且纤维素在溶液中也不会降解，生产过程污染低，原料价格也比较低廉。利用NaOH／硫脲溶液制备纤维素溶液，然后进行湿法纺丝，制得的纤维类似于蚕丝，机械性能也优于粘胶纤维。虽然这一溶剂的溶解能力不是太强，但可以通过纤维素预处理的方法，降低纤维素的结晶度，以提高其在该溶剂中的溶解度。另外纤维素的来源除了植物的合成，还有人类日常纤维素用品的废弃，也是纤维素的一大来源，对其进行充分利用，不但解决了原料的问题，也降低了纤维素海绵的生产成本。

因此，如何选择恰当的工艺和廉价溶剂，制备性能优异的纤维素海绵，以代替企业目前采用的纤维素磺酸盐法具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产成本低、环保压力轻的环保型纤维素海绵材料的制备方法，所制备出的纤维素海绵材料的力学性能良好、吸水率高。

实现本发明的目的而采用的技术方案为：一种环保型纤维素海绵材料的制备方法，其制备步骤为：

1）纤维素的预处理

将木浆板粉碎成粒径为50微米以下的颗粒物后放入氢氧化钠的水溶液中进行室温浸渍2h，过滤，滤饼水洗，然后去除水分，即得预处理后的纤维素；

2）纤维素溶液的制备

将氢氧化钠和硫脲溶于水中得氢氧化钠/硫脲溶液，然后将预处理后的纤维素放入氢氧化钠/硫脲溶液中，于-5℃冷冻2h，然后进行室温解冻，即得纤维素溶液；