[发明专利]一种HEC/CNC/聚多异氰酸酯形状记忆气凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种HEC/CNC/聚多异氰酸酯形状记忆气凝胶及其制备方法，首先将聚多异氰酸酯与纳米纤维素微晶溶液混合，搅拌，得到混合溶液；然后将混合溶液与羟乙基纤维素溶液混合，搅拌，超声脱气，得到HEC/CNC/多异氰酸酯溶液；最后将HEC/CNC/聚多异氰酸酯溶液冷冻处理，干燥，得到HEC/CNC/聚多异氰酸酯形状记忆气凝胶。本发明羟乙基纤维素和纳米纤维素微晶作为基本骨架，引入聚多异氰酸酯作为交联剂；经液氮冷冻及干燥后，形成形状记忆型气凝胶；本发明制得的气凝胶由水驱动回复至初始形状，并可多次循环使用，环保安全，成本较低。

技术领域

本发明属于纤维素气凝胶技术领域，特别涉及一种HEC/CNC/聚多异氰酸酯形状记忆气凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着我国城市化和工业化的加快进行，水体油类污染物和石油泄漏问题，对人类健康、生态环境造成了很大的危害，油污染水源已经成为全球亟需解决的重要环境问题之一，如何快速高效地对油污染水源进行油水分离已引起各国政府和公众的广泛关注。

油水分离材料的研究为上述问题提供了一种新型解决途径，传统的油水分离材料通常使用不可生物降解和不可再生的石油基材料作为基体，由于材料的不可降解性和不可再生性，对环境有一定的危害；纤维素衍生物基复合材料，其具有可再生和生物降解性等优势，被广泛应用于造纸、建筑、涂料、纺织、医药食品和石油开采等领域。其中羟乙基纤维素(HEC)，是一种非离子型可溶性纤维素醚类衍生物，其具有良好的水溶性、可生物降解性且价格低廉，将其制备成气凝胶可用于金属离子和有机物工业废水的污水处理等方面。HEC单独制备的气凝胶机械性能和可循环性能较差，如何提高HEC气凝胶的机械能能和可循环性成为其工业化应用急需解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种HEC/CNC/聚多异氰酸酯形状记忆气凝胶及其制备方法和应用，以解决现有技术中HEC制备的气凝胶力学性能差、回复性低且可循环利用次数少的技术问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

本发明提供一种HEC/CNC/聚多异氰酸酯形状记忆气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将聚多异氰酸酯与纳米纤维素微晶溶液混合，搅拌，得到混合溶液；

步骤2、将混合溶液与羟乙基纤维素溶液混合，搅拌，超声脱气，得到HEC/CNC/多异氰酸酯溶液；

步骤3、将HEC/CNC/聚多异氰酸酯溶液冷冻处理，干燥，得到HEC/CNC/聚多异氰酸酯形状记忆气凝胶。

进一步的，步骤1中聚多异氰酸酯与纳米纤维素微晶溶液按质量比为(1-3)：100的比例混合，搅拌至均匀的乳白色溶液；纳米纤维素微晶溶液的质量百分数为1％-3％。

进一步的，步骤1中纳米纤维素微晶溶液采用将纳米纤维素微晶与水混合，搅拌得到均匀的淡蓝色溶液。

进一步的，步骤2中混合溶液与羟乙基纤维素溶液按质量比为1：(10-20)的比例混合；羟乙基纤维素溶液的质量百分数为1％-3％。

进一步的，步骤2中的羟乙基纤维素溶液采用将羟乙基纤维素与水混合，静止润胀，搅拌至均匀透明的粘稠状溶液。

进一步的，步骤2中超声脱气时间为0.5-1h。

进一步的，步骤3中采用液氮进行冷冻处理，液氮冷冻处理时间为10-20min；干燥采用冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-5-25℃，冷冻干燥时间为24-36h。

进一步的，步骤3中干燥过程采用在冷冻干燥机内进行。

本发明还提供了一种HEC/CNC/聚多异氰酸酯形状记忆气凝胶，HEC/CNC/聚多异氰酸酯形状记忆气凝胶经吸附/脱附循环实验1～10次后，可回复性为95％～98％。