得纳米纤维素与聚乙烯 醇混合分散液；
[0045] (4)将步骤⑶得到的分散液倒入模具中，静置lOmin;
[0046](5)将步骤⑷得到混合分散液低温冷冻12h，冷冻温度为_20°C，取出后恒温放置 4h，放置温度为25°C，重复完成5次冻融循环；
[0047](6)将步骤（5)得到的水凝胶放入去离子水中置换出凝胶中的二甲亚砜溶剂，得 到纳米纤维素/聚乙烯醇复合凝胶。
[0048] 对制得的纳米纤维素/聚乙烯醇复合凝胶进行性能测试。测试结果见表1。
[0049] 实施例3
[0050] 本高强度高溶胀性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法，包括以下步 骤：
[0051] (1)称取10g的纳米纤维素悬浮液，滴加一定量的去离子水保持悬浮液中的水含 量为20g，加入80g二甲亚砜溶液中，磁力搅拌配制成混合分散液；
[0052] (2)称取聚乙烯醇7. 5g，加入步骤⑴中的分散液中，95°C条件下磁力搅拌3h;
[0053] (3)将步骤⑵分散液恒温静置30min，静置温度为60°C，得纳米纤维素与聚乙烯 醇混合分散液；
[0054] (4)将步骤⑶得到的分散液倒入模具中，静置lOmin;
[0055](5)将步骤⑷得到混合分散液低温冷冻12h，冷冻温度为_20°C，取出后恒温放置 4h，放置温度为25°C，重复完成8次冻融循环；
[0056] (6)将步骤（5)得到的水凝胶放入去离子水中置换出凝胶中的二甲亚砜溶剂，得 到纳米纤维素/聚乙烯醇复合凝胶。
[0057] 实施例4
[0058] 本高强度高溶胀性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法，包括以下步 骤：
[0059] (1)称取20g的纳米纤维素悬浮液，滴加一定量的去离子水保持悬浮液中的水含 量为20g，加入80g二甲亚砜溶液中，磁力搅拌配制成混合分散液；
[0060] (2)称取聚乙烯醇7. 5g，加入步骤（1)中的分散液中，95°C条件下磁力搅拌3h;
[0061] (3)将步骤（2)分散液恒温静置30min，静置温度为60°C，得纳米纤维素与聚乙烯 醇混合分散液；
[0062] (4)将步骤（3)得到的分散液倒入模具中，静置lOmin;
[0063] (5)将步骤⑷得到混合分散液低温冷冻12h，冷冻温度为_20°C，取出后恒温放置 4h，放置温度为25°C，重复完成6次冻融循环；
[0064] (6)将步骤（5)得到的水凝胶放入去离子水中置换出凝胶中的二甲亚砜溶剂，得 到纳米纤维素/聚乙烯醇复合凝胶。
[0065] 对比例1
[0066] 本纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0067] (1)称取5g的纳米纤维素悬浮液，加一定量的去离子水保持整个体系中的水含量 为l〇〇g，磁力搅拌配制成混合分散液；
[0068] (2)称取聚乙烯醇7. 5g，加入步骤（1)中的分散液中，95°C条件下磁力搅拌3h;
[0069] (3)将步骤⑵分散液恒温静置30min，静置温度为60°C，得纳米纤维素与聚乙烯 醇混合分散液；
[0070] (4)将步骤⑶得到的分散液倒入模具中，静置lOmin;
[0071] (5)将步骤（4)得到混合分散液低温冷冻12h，冷冻温度为-20°C;
[0072](6)将步骤（5)冷冻后的凝胶恒温放置4h，放置温度为25°C，与步骤（5) -起计为 1次冻融循环；
[0073] (7)重复步骤（5)和（6)完成5次冻融循环，得到纳米纤维素/聚乙烯醇复合凝 胶。
[0074] 对制得的纳米纤维素/聚乙烯醇复合凝胶进行性能测试。测试结果见表1
[0075] 表1 :实施例2-4与对比例1制得的纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的性能对 照表
[0076]
[0077]
[0078] 溶胀度测4 :将制得的凝胶k样在25°C的"离子水中放置'h达到溶胀平衡，取 出凝胶试样用滤纸擦干凝胶表面水分。溶胀撞
Ws为溶胀平衡时的重 量，wd为干凝胶的重量。
[0079] 压缩强度测试：制得试样的规格直径与高均为12mm的圆柱体，将充分溶胀的凝胶 试样表面用滤纸擦干，用万能力学试验机（深圳，SANSI)进行压缩强度测试，压缩应变率 设置为5_1/1^11。计算压缩应变为6()%时的压缩强度。
[0080] 从表1中可以看出，通过本发明的制备方法制得的纳米纤维素/聚乙烯醇复合凝 胶具有更高的强度与更高的溶胀度。
【主权项】
1. 一种高强度高溶胀性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法，其特征在于： 包括以下步骤： (1) 纳米纤维素悬浮液加入二甲亚砜溶剂中，磁力搅拌配制成混合分散液； (2) 聚乙烯醇加入步骤（1)中的分散液中，加热条件下磁力搅拌至均匀； (3) 将步骤（2)的分散液恒温静置，得纳米纤维素与聚乙烯醇混合分散液； (4) 将步骤（3)得到的分散液倒入模具中，静置； (5) 将步骤（4)得到混合分散液低温冷冻后再恒温放置，反复冻融，循环5-8次； (6) 将步骤（5)得到的水凝胶放入去离子水中置换出凝胶中的二甲亚砜溶剂，得到纳 米纤维素/聚乙烯醇复合凝胶。2. 根据权利要求1所述的高强度高溶胀性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方 法，其特征在于：所述纳米纤维素为植物来源的纳米纤维素，纳米纤维素悬浮液中的纳米纤 维素的浓度为〇? 8~I. 2wt %，纤维直径为10~30nm，纤维长度500nm~2 y m〇3. 根据权利要求2所述的高强度高溶胀性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方 法，其特征在于：所述聚乙烯醇的聚合度为1750±50。4. 根据权利要求3所述的高强度高溶胀性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方 法，其特征在于：各组分重量比纳米纤维素悬浮液：二甲亚砜溶剂：聚乙烯醇=20:80:7. 5。5. 根据权利要求4所述的高强度高溶胀性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方 法，其特征在于：步骤（2)中磁力搅拌温度为95°C，步骤（3)中静置温度为60°C。6. 根据权利要求5所述的高强度高溶胀性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方 法，其特征在于：步骤（5)中每次冻融的低温冷冻温度为-20°C，冷冻时间12h ;恒温放置温 度为25°C放置时间4h。7. 根据权利要求3所述的高强度高溶胀性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方 法，其特征在于：所述纳米纤维素由机械研磨、酶水解、酸水解或氧化剂氧化中的任意一种 方法制备得到或者至少两种以上的方法联合制备得到。8. 根据权利要求7所述的高强度高溶胀性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方 法，其特征在于：所述纳米纤维素悬浮液的制备方法如下： A、 筛取40~60目的竹粉原料，将其烘干后使用电子天平精确称取IOg用滤纸包裹好 放入索式抽提器中，制备450ml的苯醇抽提液，90 °C进行抽提6h，过滤洗涤直中性，其中苯 醇抽提液中苯300ml，乙醇150ml ; B、 将洗滤后的原料放入烧杯，加400ml去离子水，用1~I. 25wt%的亚氯酸钠在酸性条 件下处理，Ih后再次添加同量亚氯酸钠，同样在酸性条件下处理，重复添加5~7次，以脱除 大部分木质素，制得综纤维素； C、 配制2~3wt%的氢氧化钾溶液，在90°C下处理第1步获得的综纤维素2~3h，以脱 除其中的大部分半纤维素； D、 用1~I. 25wt%亚氯酸钠在酸性条件下处理步骤（C)所得溶液1~2h，并进一步用 4~7wt%的氢氧化钾于90°C下对所得纤维素进行纯化处理2~4h，以除去木质素和半纤 维素，从而获得纯化的纤维素； E、 采用1~I. 5wt%的盐酸溶液，在80~90°C下处理步骤（D)中获得的纯化纤维素 2 ~3h ;
【专利摘要】本发明公开了一种高强度高溶胀性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：纳米纤维素悬浮液加入二甲亚砜溶剂中，磁力搅拌配制成混合分散液；加入聚乙烯醇，95℃条件下磁力搅拌3h；60℃恒温静置30min，然后分散液低温冷冻后恒温放置，完成5-8次冻融循环；得到的水凝胶放入去离子水中置换出凝胶中的二甲亚砜溶剂，得到纳米纤维素/聚乙烯醇复合凝胶。本发明的反应为物理反应，制备过程对环境污染极低，二甲亚砜和水的混合溶剂体系能有效促进纳米纤维素/聚乙烯醇凝胶形成均一网络结构，形成的三维互穿网络结构能有效提高凝胶的强度与溶胀度，且反应完成后二甲亚砜可直接从凝胶中置换出来，得到的生物质凝胶无毒无污染。
【IPC分类】C08L29/04, C08L1/02, C08J3/24, C08J3/075
【公开号】CN105153438
【申请号】CN201510710929
【发明人】徐朝阳, 李健昱
【申请人】南京林业大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年10月27日