4h后取出，纤维素凝固再生为纤维素凝胶。用乙醇多次洗涤，得到的纤维素醇凝胶。经超临界二氧化碳干燥技术去除乙醇，得到块状纤维素气凝胶。该气凝胶样品厚度约为6mm,密度约为0.14g/cm3。
[0056]实施例10、制备纤维素/纳米蒙脱土气凝胶
[0057]配制65 %的氯化锌水溶液100g，加入0.5g微晶纤维素，再加入0.25g纳米蒙脱土，在油浴中升温到50°C，施加机械搅拌，离心脱泡，得到均匀的纤维素杂化溶液。把纤维素溶液倒入模具中定型。将样品放入水中，放置6h后取出，得到纤维素杂化凝胶。用乙醇多次洗涤，得到的纤维素杂化醇凝胶。经超临界二氧化碳干燥技术去除乙醇，得到块状纤维素/纳米蒙脱土气凝胶。制得的气凝胶外观平整，具有一定力学强度。该气凝胶样品厚度约为5mm,密度约为0.12g/cm3。
[0058]实施例11、制备纤维素气凝胶
[0059]配制70%例的氯化锌水溶液100g，加入2g棉浆柏纤维素，在油浴中升温到80°C，施加机械捏合，离心脱泡，得到透明均匀的纤维素溶液。把纤维素溶液倒入模具中定型。将样品放入50%甲醇/水溶液中，放置Sh后取出，纤维素凝固再生为纤维素凝胶。用甲醇多次洗涤，得到的纤维素醇凝胶。经超临界二氧化碳干燥技术去除甲醇，得到块状纤维素气凝胶。该气凝胶样品厚度约为5mm，密度约为0.23g/cm3。
[0060]实施例12、制备纤维素气凝胶
[0061]配制70%的氯化锌水溶液100g，加入2g微晶纤维素，在油浴中升温到60°C，施加机械搅拌，离心脱泡，得到透明均匀的纤维素溶液。把纤维素溶液倒入模具中定型。将样品放入水中，放置6h后取出，纤维素凝固再生为纤维素凝胶。用丙酮多次洗涤，得到的纤维素酮凝胶。经超临界二氧化碳干燥技术去除丙酮，得到块状纤维素气凝胶。该气凝胶样品厚度约为4mm,密度约为0.16g/cm3。
【主权项】
1.一种制备纤维素气凝胶方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤: .1)配制一定质量比的氯化锌水溶液，再加入一定量的纤维素，在一定温度下施以机械搅拌或机械捏合，经离心脱泡后制得透明均匀的纤维素溶液；随后把得到的纤维素溶液置入不同形状的模具中定型或挤出成型或滴入凝固浴中成型； .2)将上述赋型后的纤维素溶液在一定温度的凝固浴中凝固再生，形成一定形状的纤维素凝胶，再用纯水、有机溶剂(如无水醇类或无水酮类溶剂)充分洗涤，将纤维素凝胶中的氯化锌完全去除，得到对应的纤维素水凝胶、纤维素有机溶剂凝胶(如纤维素醇凝胶或纤维素酮凝胶)； .3)用超临界干燥技术或冷冻干燥技术对上述纤维素水凝胶、纤维素有机溶剂凝胶(如纤维素醇凝胶或纤维素酮凝胶)进行干燥处理，得到具有多孔结构的纤维素气凝胶。2.一种制备功能性的纤维素杂化气凝胶的方法，其特征在于，包括如下步骤: .1)配制一定质量比的氯化锌水溶液，再加入一定量的纤维素，在一定温度下施以机械搅拌或机械捏合，经离心脱泡后制得透明均匀的纤维素溶液；在所述纤维素溶液中加入不同尺寸及形态的填料，随后把得到的带有填料的纤维素溶液置入不同形状的模具中定型或挤出成型或滴入凝固浴中成型； .2)将上述赋型后的纤维素溶液在一定温度的凝固浴中凝固再生，形成一定形状的纤维素凝胶，再用纯水、有机溶剂(如无水醇类或无水酮类溶剂)充分洗涤，将纤维素凝胶中的氯化锌完全去除，得到对应的纤维素水凝胶、纤维素有机溶剂凝胶(如纤维素醇凝胶或纤维素酮凝胶)； .3)用超临界干燥技术或冷冻干燥技术对上述纤维素水凝胶、纤维素醇凝胶或纤维素酮凝胶进行干燥处理，得到具有多孔结构的纤维素杂化气凝胶。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述步骤I)中制备纤维素溶液所用的纤维素原料为下述纤维素中的一种或多种:微晶纤维素、棉浆柏、木浆柏、竹浆柏、或各类植物秸杆中制得的纤维素。所述纤维素聚合度在150?2000之间。 优选地，溶解纤维素所用的氯化锌水溶液的浓度为质量比50%?80%，在20?100°C，优选40?90°C的条件下溶解纤维素。通过机械搅拌、微波、超声或螺杆挤出的方法加速纤维素的分散和溶解，脱泡后制得透明均匀的纤维素溶液。所述纤维素溶液中纤维素与氯化锌水溶液的质量比为0.5?10:100，优选I?8:100，更优选I?6:100。4.根据权利要求1-3任一项的方法，其特征在于，所述步骤2)所述的纤维素凝胶的形成过程具体为:将赋型的纤维素溶液置入一定温度的凝固浴中凝固再生，可放置0.5?24h至溶液完全凝固，得到一定形状的纤维素凝胶。 优选地，放置时间可以为I?20小时，更优选为2?18小时，或者5?15小时。 优选地，所用凝固浴为水、醇类溶剂、酮类溶剂或它们的混合溶剂。所用醇类溶剂优选无水甲醇、无水乙醇，所用酮类溶剂优选丙酮。所述混合溶剂包括醇/水溶液、酮/水溶液或醇/酮溶液，其中醇/水溶液、酮/水溶液或醇/酮溶液的质量浓度为5?100 %，优选.10?80%，更优选20?60%。所述凝固浴的一定温度为O?50°C，优选10?40°C。 更优选地，凝固浴得到的纤维素凝胶进一步用水、有机溶剂(如醇类溶剂或酮类溶剂)充分洗涤，将其中的氯化锌完全去除，得到纤维素水凝胶、纤维素醇凝胶或纤维素酮凝胶。 还更优选地，步骤3)所述的干燥方法为超临界干燥或冷冻干燥。优选地，步骤2)制得的纤维素有机溶剂凝胶(如纤维素醇凝胶或纤维素酮凝胶)，可使用超临界二氧化碳干燥法干燥，制得纤维素气凝胶。步骤2)制得的纤维素水凝胶，可使用冷冻干燥法干燥，制得纤维素气凝胶。还可以将纤维素水凝胶用有机溶剂(如无水醇类溶剂或无水酮类溶剂)置换为纤维素醇凝胶或纤维素酮凝胶后，用超临界干燥法干燥，制得纤维素气凝胶。5.根据权利要求1-4任一项的方法，其特征在于，所述填料选自下述一种或多种:微米尺寸的碳黑、玻璃微珠、云母等，纳米尺寸的纳米蒙脱土、纳米凹凸棒土、碳纳米管、碳纳米纤维、纳米二氧化钛、纳米晶须、纳米磷灰石。6.根据权利要求2-5任一项的方法，其特征在于，在纤维素溶液中，加入的填料质量为纤维素质量的0.1?50%，优选为I?40%，更优选为5?30%，还可以为10?20%。7.根据权利要求1-6任一项的方法，其特征在于，纤维素气凝胶的密度为0.03?.0.5g/cm3,比表面积大于100m2/g，具有孔径小于lOOnm、且大小均一的孔结构。
【专利摘要】本发明公开了一种低成本、绿色的纤维素气凝胶及其杂化气凝胶的制备方法。包括如下步骤：将纤维素溶解于氯化锌水溶液中，离心脱泡，得到均匀透明的纤维素溶液；将纤维素溶液赋型后置入凝固浴中再生，并用溶剂充分洗涤，得到纤维素溶剂凝胶；用超临界二氧化碳干燥或冷冻干燥去除纤维素溶剂凝胶中的溶剂，得到纤维素气凝胶。纤维素溶液中可加入功能性填料制得杂化气凝胶。采用不同的溶液成型方法可以制备出片状、纤维状和颗粒状等形状的纤维素气凝胶及其杂化气凝胶。本方法成本低廉，绿色环保，制得的气凝胶具有均匀的纳米级网状多孔结构。
【IPC分类】C08K3/04, C08L1/02, C08K3/34, C08K7/20, C08J3/02, C08K7/00, C08L97/02, C08J9/28, C08K3/22
【公开号】CN105017555
【申请号】CN201410177606
【发明人】余坚, 马书荣, 米勤勇, 张军
【申请人】中国科学院化学研究所
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2014年4月29日