[发明专利]一种环保型海绵材料制备方法

说明书

本发明公开了一种环保型海绵材料制备方法，该环保型海绵材料主要采用纤维素浆粕制备，该方法采用氢氧化钠和硫脲混合液对纤维素浆粕进行预处理，获得的纤维素浆粕的溶解液，再进行适当塑化交联反应制得纤维素吸水型海绵材料；通过本发明方法制得的纤维素高分子海绵材料呈白色多孔状，且塑性和力学强度增强，使用性能和耐久性能增加，吸水倍率达到15～30g/g，材料的拉伸强度为0.30～0.55MPa，撕裂强度为0.30～0.50kN/m。

技术领域

本发明涉及天然高分子材料制备方法，具体是利用纤维素浆粕制备一种环保型海绵材料的工艺技术，属于天然高分子材料领域。

背景技术

海绵作为一种日常生活用品，已经存在了几十年的历史。现在市场上销售的海绵类用品，主要是由聚氨酯和聚苯乙烯制备而成，不但其生产过程会污染环境，而且废弃后的海绵很难降解。特别是用于人体卫生、家庭洗涤和护肤用品时，长时期接触将会对人体产生一定的负面影响。海绵的原料主要来源于石油，随着石油这类不可再生资源的不断减少，该原料的来源也已成为一个严峻的问题。近年来，人们对环保有了进一步的认识，势必要有一种新的环保型海绵将其替代。因此人们致力于研发环保、天然的生物海绵用于化妆品、高科技吸附剂等对于品质要求较高的产品。随着可持续发展科学研究的不断推进和加强，石油海绵的替代品逐渐被重视起来。其中天然植物聚糖高分子海绵，尤其是纤维素海绵就是现今科学领域发展较为迅速的代用品之一。纤维植物聚糖高分子是自然界中最普遍的一种天然资源，不但来源广泛，而且可以通过光合作用不断“再生”。纤维植物中聚糖高分子材料主要包括纤维素和半纤维素，其中纤维素含量较高。纤维素是β，D-吡喃式葡萄糖基由1，4-糖苷键链接而成的直链高分子聚合物。而半纤维素则是植物纤维原料中非纤维素的碳水化合物高分子的总称，与纤维素不同，半纤维不是均一聚糖，而是一群复合聚糖的总称，根据植物原料的不同，复合聚糖的组分也不同。

植物聚糖海绵不仅延续了纤维素和半纤维素在自然条件下很容易降解的特性，而且所制的纤维素海绵吸液性能和亲液性能较强，是一种环境友好型的高分子材料。

在生产聚糖海绵的工艺中最为重要的环节就是溶解聚糖高分子，尤其是结晶度较高的纤维素。纤维素能否在很少降解的情况下充分的溶解关系着后续塑化交联反应性能的强弱，以及海绵材料的发泡成孔成形作用能否成功。

纤维素是由β-D-吡喃式葡萄糖所构成的直链天然高分子聚合物，因此具有大量的羟基。羟基和羟基之间能够形成氢键连接，那些排列整齐致密的区域便形成了纤维素结晶区，而排列较为疏松散乱的区域则为纤维素无定形区。正是由于结晶区的存在，纤维素在大部分极性溶剂中很难被溶解，特别是聚合度较高时，比如棉纤维素，溶解更加困难。目前，溶解纤维素的溶剂可分为衍生化溶剂和非衍生化溶剂，其中非衍生化溶剂又可分为水相非衍生化溶剂和非水相衍生化溶剂。衍生化溶剂在溶解纤维素的过程中需要通过共价键引入新的功能基团，形成纤维素中间体，从而破坏纤维素氢键，尤其是结晶区的氢键，从而溶解纤维素。而非衍生化溶剂主要通过分子间的偶极力的作用，物理溶解纤维素，纤维素和溶剂间不发生化学反应。因此，从溶解工艺上来分析，非衍生化溶剂溶解纤维素步骤较为简洁，操作简单，易于控制。在非衍生化溶解体系中碱水溶液体系药品价廉易得，且研究应用较多，体系成熟；而无机金属熔盐水合物，例如氢氧化钠、氢氧化钾可以溶解DP值高达1500的纤维素，溶解能力强。