[发明专利]一种制备基于木材液化物凝胶弹性体的方法及凝胶弹性体

说明书

本发明提供了一种基于木材液化物的凝胶弹性体的制备方法，具体地说，是一种利用木材等生物质资源液化物制备凝胶弹性体，本发明还涉及制备凝胶弹性体工艺过程中的凝胶弹性调控技术。采用本发明技术利用生物质材料液化物制备的凝胶弹性体，其压缩回弹率可达到50～90％。另外，该发明利用作为制备木质凝胶弹性体的前驱体，利用液化物和醛的聚合反应制备高度交联的凝胶弹性体，充分利用了木质资源。同时，该技术以生物质资源作为凝胶弹性体原料，降低了生产成本，在市场上具有很强的竞争力。

技术领域

本发明提供了一种基于木材液化物的凝胶弹性体的制备方法，具体地说，是一种制备基于木材液化物凝胶弹性体的方法以及凝胶弹性体。

背景技术

气凝胶是湿凝胶在脱除液相介质的同时保持体积尽可能不收缩而得到的超多孔结构。气凝胶材料由于具有比表面积大、孔隙率高、密度低、热导率极低等特点，在分离材料、绝热材料、高能物理、高效催化剂及催化剂载体、气体及生物传感器、低介电常数材料和电极材料等很多方面均显示着巨大的应用潜力，被称为“将改变世界的神奇材料”。后来，人们发现气凝胶在较大的应变下具有高抗压强度，这为气凝胶作为缓冲包装材料提供了理论依据。然而，大部分有机气凝胶的前驱体来源于石油工业，经溶胶-凝胶过程制备而成，原料大多对人体和环境有害，难于大规模储存，因此，人们一直探索来源丰富，价格低廉，环境友好的原料制备有机气凝胶和碳气凝胶。纤维素通常从木质植物中提取，然而，木质植物中除了含有纤维素，还有半纤维素、木质素和一些矿物质等成分。这就使得纤维素气凝胶在制备过程中资源利用不充分，存在资源浪费现象，不能满足大规模的实际应用需求。因此，以绿色、低廉的原料为前驱体制备具有良好压缩回弹性能的气凝胶已受到广泛关注。

木材是一种可再生生物质原材料，同时，作为木材高效增值利用的一种重要技术手段，液化技术得到不断的深入和发展。木材作为一种天然的、可再生的资源，其利用方法日益引起人们的关注。木材含有大量的活性基团,木质生物质资源的液化就是利用物理、热化学方法和生物转化方法等使生物质中的纤维素、半纤维素和木质素等主要成分转化成具有一定化学反应活性和液体流动性的物质。其产物可用于制造胶黏剂、聚氨酯泡沫塑料、纤维和碳纤维等新的高分子物质,尤其是具有生物降解性能的高分子物质,大大扩展了木材资源的利用和回收领域,具有越来越广泛的应用前景。

考虑以上气凝胶的性质和液化技术的发展，本发明以木材等生物质资源为原料，利用其液化物作为制备木质凝胶弹性体的前驱体，利用液化物和醛的聚合反应，经过溶胶凝胶过程生成高度交联的凝胶，从而充分利用了木质资源。木质凝胶弹性体在充分利用了原材料的同时，利用其优异的压缩回弹性能作为缓冲包装材料，有望在大型仪器、精密仪器等的运输中替代过量的纸质(如瓦楞纸板)、塑料(如发泡塑料)等缓冲包装材料的浪费，缓解塑料制品的缓冲包装材料带来的难降解等环境污染问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用木材等生物质液化物制备凝胶弹性体，该凝胶弹性体的主要原料是以木材等生物质资源为主。

本发明首先将木材等生物质材料经液化后获得木材液化物前驱体，再加入合成剂、催化交联剂和浓度调节剂配制成混合均匀的溶液经溶胶-凝胶方法获得弹性可调控的凝胶弹性体。

本发明的技术方案如下：

一种基于木材液化物的凝胶弹性体的制备方法，步骤如下：

1)将生物质原料粉碎成粉末，加入苯酚，用磷酸作为催化剂进行液化反应，得液化物；

2)按液化物重量的3～7％和46.8～93.6％分别加入催化交联剂和浓度调节剂，在30～40℃条件下匀速(750rpm)搅拌40～50min，得完全溶解的混合溶液；

3)在混合溶液中加入液化物重量48.9～81.5％的合成剂，超声分散30～40min，得分散均匀的反应溶液。