[发明专利]兼具光热和焦耳热精油控释功能的多孔炭纤维材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种兼具光热和焦耳热精油控释功能的多孔炭纤维材料和制备方法。将纤维原料在碱液中预处理，而后浸渍在复配活化溶液中充分活化，分别在空气氛围和氮气氛围中进行预氧化炭化，制备多孔炭纤维材料；将多孔炭纤维研磨呈粉体，在粉末表面喷覆高分子溶液，升温交联后赋予炭纤维压片塑性性能；将制备多孔炭纤维炭片浸没于精油溶液中并充分震荡吸附，制取载香的多孔炭纤维/高分子复合材料。本发明利用多孔炭纤维材料高比表面积结构特征和材料自身光电热属性制备一种具有控释性能的精油载体；具有制备工艺简单，原料来源广泛，材料结构可控性强工艺特点，体具有精油吸附容量大、吸附稳定性和功能集成度高特点。

技术领域

本发明涉及了一种多孔炭纤维材料的制备方法，具体涉及一种兼具光热和焦耳热精油控释功能的多孔炭纤维材料及其制备方法。

背景技术

香熏精油是指从植物花、叶、水果皮、树皮等组织中所提出的一种缓释性油，它有植物特有的芳香以及多种药理效果，广泛应用于化妆、保健以及医疗等领域。但液体精油稳定性较差，在贮藏过程中对光、热、氧的敏感，导致气味缓释以及药理成分变质，从而失去使用价值。因此，液体精油在商用化过程中往往需要载体实现精油吸附固定与缓释，提升精油稳定性。

目前，植物精油缓释载体材料众多，其大多依赖高比表面积的多孔材料实现对精油的吸附、缓释。如中国专利CN103933597A以膨润土为原料制备多孔囊体，对精油中有机成分具有较好吸附固定作用，但该技术制备材料在精油释放过程中可控性较差，易于出现爆释。而随着微胶囊技术在精油包装领域应用，精油缓释成为可能，如中国专利CN111481450A通过将环糊精作为胶囊内壳，壳聚糖作为胶囊外壳制备一种植物精油微胶囊，通过摩擦使胶囊破裂达到缓慢释香效果。尽管微胶囊可以保护精油不受腐蚀、失活和氧化，但其工艺较为繁琐，仅实现精油缓释，对释放过程可控化程度仍然较低。近年来，利用介孔纳米材料作为精油的载体是提高精油应用品质、安全性和功能性的一种极具前景的方法。其中以介孔二氧化硅应用最为广泛，如中国专利CN201611111376.5报道的介孔二氧化硅能够对精油实现良好包裹，增加精油稳定性并延长功效。进一步的，将具有光电热效应的功能粒子掺入纳米材料载体中，即可通过光照、通电及加热方式实现精油可控释放，但功能粒子添加从一定程度上增加精油缓释载体制造成本和技术难度。

多孔多孔炭纤维材料是有纤维经活化炭化后制备的纤维状碳材料，表面形成了丰富纳米空间，具有极大比表面积和多级孔隙结构分布，同时表面分布活性基团，对有机化合物具有吸附化学亲和性。利用上述特点，多孔炭纤维对于精油这样小分子有机化合物具有高吸附活性和容量。值得注意的是，多孔炭纤维在聚集态结构上呈类石墨态，材料自身具有良好光热电效应，理论上，无需功能粒子添加即可实现精油可控化释放。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种兼具光热和焦耳热精油控释功能的多孔炭纤维材料及其制备方法，其目的克服目前精油微胶囊稳定性差，缓释性能可控性差及留香时间短的性能缺陷，又避免引入昂贵功能粒子造成制造成本和制造难度的增加。

本发明所采用的技术方案是：

1)制备复配前处理碱剂体系：将渗透剂、稳定剂及氢氧化钠在纯水中进行搅拌溶解制备第一溶液；

2)按一定浴比将纤维素原料置于第一溶液中，常温下搅拌并静置6小时，而后取出纤维充分洗净并在40℃烘干至恒重，获得预处理纤维；

3)制备活化体系：取渗透剂及化学活化剂在纯水中，充分搅拌制备第二溶液；

4)将步骤2)制备的预处理纤维加入到步骤3)制备的第二溶液中，浴比为5-10:1(预处理纤维：第二溶液，w/w)，常温下浸渍24h后取出，并在25-40℃烘除多余水分，得到活化纤维；

5)将步骤4)所得活化纤维在置于管式马弗炉中，在200℃条件下，空气氛围中加热2h，然后以5-10℃/min速率升温至一定温度，并调节为氮气氛围炭化一定时间，得到炭化纤维；