[发明专利]一种涤棉混纺织物制备纤维素气凝胶的方法

说明书

本发明公开了一种涤棉混纺织物制备纤维素气凝胶材料的方法，其主要特征在于制备过程中不使用酸碱，以涤棉混纺织物为原料制备纤维素气凝胶。针对涤棉混纺织物存量大、利用难和污染严重的情况，对其进行降解分离再利用。主要过程如下：首先，将涤棉混纺织物进行洗涤、降解和分离，回收得到纯净的棉纤维；再用离子液体溶解棉纤维，通过再生剂使纤维素再生成水凝胶，冷冻干燥后得到气凝胶。制备出的纤维素气凝胶可降解、热稳定性好、结构均一且拥有较高的比表面积和孔隙率，可以用在污水处理、染料吸收、催化等方面，以达到涤棉混纺织物的高值化利用。

技术领域

本发明涉及一种涤棉混纺织物制备纤维素气凝胶的方法，具体涉及涤棉织物回收利用制备材料的技术领域。

背景技术

随着社会的发展和进步，人们越来越关注资源环境的可持续发展。但可利用的自然资源日趋减少，且工业生产、日常用品所产生的污染物和废弃物不当的处理更加剧了环境的污染。所以，在寻找新的可替代、可再生能源的同时，将固体废弃物加以回收并实现其高值化利用迫在眉睫。

在纺织工业中，涤棉混纺织物是消耗量巨大的纺织材料，因其强度高、寿命长、韧性好等特点，被广泛用在服装、家居用品及工业用布等领域。此类混纺织物由涤纶纤维和棉纤维混合纺纱制得，根据具体的产品要求，可由不同比例混和纺织得到。涤纶是聚对苯二甲酸乙二醇酯经过合成纺丝而得的纤维，棉纤维的主要成分是纤维素，一般由棉花经过加工得到。然而，每年至少有当年消费量20％以上的涤纶会成为废弃物，大量的废旧混纺织物被直接填埋或焚烧，难以回收利用，而且会对环境造成极大的破坏。将涤棉混纺材料加以回收利用成为了重要的研究课题。

降解后的涤棉混纺织物为棉纤维，其主要成分纤维素具有良好的生物相容性、可降解性，是一种无毒、无污染的环境友好型材料。纤维素是葡萄糖结构单元通过1,4糖苷键连接而成的天然线性高分子，可溶于离子液体等溶剂，因其带有大量可反应的羟基，可以通过分子内和分子间氢键进行凝胶化，经过溶剂置换和冷冻干燥，就可以得到交联的多孔材料——气凝胶。纤维素气凝胶除了具有低密度、高孔隙率、高比表面积和低热导率等一系列优良的性质之外，还是无毒、可降解、有生物相容性的，通常可应用于国防军工、航空航天、生命组织、工业工程等领域，可用来制作超高效隔热保温材料、超级电容器、催化剂载体、污水吸附材料等，实现废旧涤棉混纺材料的高值化利用。

发明内容

针对涤棉混纺织物污染严重难以回收利用的问题，本发明公开了一种涤棉混纺织物制备纤维素气凝胶的方法，其特征在于制备方法是按下述步骤进行：

(1)把涤棉混纺织物剪成块状，在NaOH溶液中洗涤并烘干，离子液体洗净烘干。

(2)将混纺织物投入乙二醇溶液中，加入催化剂加热，将涤纶降解后，用水和乙二醇分别洗涤剩余织物并烘干，得到棉纤维。

(3)离子液体溶解棉纤维，将溶解好的溶液倒入模具后脱泡处理，加再生剂再生出水凝胶，经过溶剂置换去除离子液体；先预冻再冷冻干燥得到气凝胶。

本发明的技术方案如下：

将涤棉混纺织物在一定条件下降解分离，回收得到棉纤维，用离子液体溶解棉纤维并再生，溶剂置换后冷冻干燥得到再生纤维素气凝胶，用来吸附刚果红和考马斯亮蓝等染料。

1.原料的预处理

将涤棉混纺织物剪成块状，浸泡在NaOH溶液中加热搅拌，去除织物中的油脂等杂质，再用去离子水洗净并烘干备用。为了达到更好的溶解效果，用于溶解纤维素的离子液体需用乙酸乙酯洗涤多遍去以除杂质，旋蒸后在真空干燥箱中进行干燥，直到离子液体中水分含量低于1％。

2.降解涤棉混纺织物