[发明专利]化纤气凝胶的制备方法及其应用

说明书

本发明属于多孔功能性材料技术领域，涉及一种化纤气凝胶的制备方法，包括：按每0.4升溶剂加入0.017～0.27 mol碱计，得分散液；按每升分散液中加入1～15g化纤，10～55℃搅拌12～168 h，得化纤分散液；将化纤分散液倒置于分子量为8000～14000的透析袋内，先后在去离子水和体积比为1:5的叔丁醇水溶液中各浸泡8～12 h，重复2～5次，得化纤凝胶；将化纤凝胶于‑196～‑20℃冷冻10～24 h，在‑55℃冻干24～48 h，即得。本发明所得气凝胶空气中表现超亲水亲油，水下超亲油的特殊润湿性能，将其用作油水分离材料，应用于处理有机物或油污染。也为废弃化纤衣物的处理提供新途径，能够降低废弃衣物对环境的危害，实现废物资源的循环利用。

技术领域

本发明属于多孔功能性材料技术领域，涉及气凝胶，尤其涉及一种化纤气凝胶的制备方法及其应用。

背景技术

随着人口和收入水平的提高，纺织品的消费量稳步增长和时装周期的急剧加快，纺织废料已然成为各地垃圾填埋场中主要废料来源。作为主要的城市废物之一，纺织纤维的管理方式主要通过填埋或被火化等以获取能源，而这种不适当的废物管理方法会导致温室气体和土壤污染。在倡导循环经济的今天，废弃衣物的回收和再利用备受关注。因此，合理利用废弃的化纤衣物，提取可用资源达到再生循环，降低废弃衣物的危害是有必要的。

气凝胶是指通过溶胶凝胶法，用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材料，具有高孔隙率、高连续性、低密度、大比表面积等优点，是去除油类和有机污染物、油水分离的最佳候选材料之一。迄今为止，各种气凝胶，如碳气凝胶、二氧化硅气凝胶、纳米纤维素基气凝胶，均被尝试用于油水的高效分离。然而，大多数气凝胶不仅效率低、污染严重，且需要复杂的合成工艺或昂贵的材料。

因此，寻找制备方法简单，制造具有多孔、特殊润湿性和高效率功能气凝胶是实现油水乳液分离的一个挑战。本发明选用来自废弃化纤衣物的纤维，通过溶解，溶胶凝胶法，冷冻干燥制备具有纳米级多孔结构的气凝胶。该材料在去除油和有机污染物、分离油水乳液领域具有广阔的应用前景。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的一个目的是提供一种化纤气凝胶的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种化纤气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

a) 按每0.4升溶剂加入 0.017～0.27 mol碱计，得分散液；按每升分散液中加入1～15g化纤，10～55℃搅拌12～168 h，得化纤分散液；

b） 将化纤分散液倒置于分子量为8000～14000的透析袋内，先后在去离子水和体积比为1:5的叔丁醇水溶液中各浸泡8～12 h，重复2～5次，得化纤凝胶；

c） 将化纤凝胶于-196～-20℃冷冻10～24 h，在-55℃冻干24～48 h，得到化纤气凝胶。

本发明较优公开例中，步骤a)中所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

本发明较优公开例中，步骤a)中所述化纤为芳纶、氨纶、腈纶、丙纶或氯纶中的任一种或几种组合，来源为废弃化纤衣物，用之前以乙醇和水洗净，并剪碎。

本发明较优公开例中，步骤a)中所述溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲苯中的任一种或几种的混合物。

本发明较优公开例中，步骤b)中所述透析袋为纤维素透析袋、再生纤维素透析袋、玻璃丝透析膜中的任一种。

根据本发明所述方法制得的化纤气凝胶，具有化纤交叉粘结形成的纳米纤维三维网状结构；孔径100～200 nm，直径为10～200 nm；纤维长径比为100～10000。

本发明的另一目的在于公开所制得气凝胶的应用，将其用作油水分离材料，应用于处理有机物或油污染。