[发明专利]一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶及其制备方法，属于复合材料技术领域。通过将香烟过滤嘴溶于所得氢氧化钠/尿素水溶液中，得到溶液体系；将所得溶液体系先冰冻后解冻，解冻后继续加入乙醇析出再生纤维素，得到含有再生纤维素的混合液；将所得含有再生纤维素的混合液通过离心洗涤后烘干，得到再生纤维素；将硝酸锌和2‑甲基咪唑均匀分散于甲醇中得到混合溶液；将所得再生纤维素分散在所得混合溶液中得到反应体系，将所得反应体系先原位生成并加载MOF材料，再冷冻干燥，制得废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶。本发明解决了废弃香烟滤嘴无法高效再利用的问题，制得具有低密度、高比表面积、和高孔隙率的废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶及其制备方法。

背景技术

纤维素气凝胶具有孔隙率高、高比表面积、低密度、良好的生物可降解性等优点，在力学、电化学、热学等领域具有一定的应用前景。纤维素气凝胶可以根据来源主要可分为天然纤维素气凝胶、纤维素衍生物气凝胶以及再生纤维素气凝胶。且通过改性、加载等方式可制备得到所需性能的复合气凝胶。

随着人类工业化的快速发展，不可再生资源日趋枯竭，环境污染和能源危机成为目前主要面临的两大问题。一是对环境污染的处理问题，工业发展带来的环境污染以及大量的生活垃圾、废弃物等对环境造成了很大的压力。二是利用天然来源、可生物降解、可再生的生物质资源已经收到了越来越多的关注。目前，已有相关研究报道可将一些废物资源转化为可利用的资源，并应用于各种领域，对于环境和资源两大问题都具有一定的意义。在日常生活中，丢弃的香烟过滤嘴随处可见，对环境造成了一定程度的污染。而目前香烟过滤嘴是由醋酸纤维素制备而成的，且醋酸纤维素是纤维素衍生物之一。醋酸纤维素溶于醋酸、丙酮等部分有机溶剂，因此，直接制备醋酸纤维素气凝胶的工艺较为复杂，也限制了其广泛的制备和应用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶及其制备方法，解决了废弃香烟滤嘴无法高效再利用的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶的制备方法，利用氢氧化钠、尿素和水配制氢氧化钠/尿素水溶液，将香烟过滤嘴溶于所得氢氧化钠/尿素水溶液中，得到溶液体系；将所得溶液体系先冰冻后解冻，解冻后继续加入乙醇析出再生纤维素，得到含有再生纤维素的混合液；将所得含有再生纤维素的混合液通过离心洗涤后烘干，得到再生纤维素；将硝酸锌和2-甲基咪唑均匀分散于甲醇中得到混合溶液；将所得再生纤维素分散在所得混合溶液中得到反应体系，将所得反应体系先原位生成并加载MOF材料，再冷冻干燥，制得废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶。

优选地，按照氢氧化钠、尿素和水的投料比为7wt％：12wt％：81wt％，配制氢氧化钠/尿素水溶液，并于-15～-18℃温度下放置20～60min，得到氢氧化钠/尿素水溶液。

优选地，香烟过滤嘴、乙醇的用料比为1～5g：50-200mL。

优选地，将所得溶液体系先冰冻后解冻，其具体操作包括：先于-15～-18℃温度下冰冻12-24h，然后在常温下解冻。

优选地，所得混合液的离心操作参数包括：离心的转速为8000-10000r/min，时间5-10min。

优选地，所得含有再生纤维素的混合液的烘干条件为60-80℃。

优选地，硝酸锌、2-甲基咪唑和甲醇的投料比为1-4mmol：4-16mmol：25mL。

优选地，原位生成并加载MOF材料的具体操作为：静置12-24h；冷冻干燥的处理时间为24-36h。

本发明公开了采用上述制备方法制得的一种废醋酸纤维基再生纤维素气凝胶。