[发明专利]一种复合纤维素

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合纤维素的制备方法，特别是涉及一种快速温度响应纳米复合纤维素的制备方法。

背景技术

智能纤维素是当前最引人关注的一类纤维素。聚N一异丙基丙烯酸胺(简称PN工以)纤维素是此类凝胶的一个典型代表。PNIPA纤维素存在体积相转变温度(VPTT，在32℃附近)，当环境温度低于VPTT时，PNI以纤维素吸水溶胀;当环境温度高于VPTT时，PNI以纤维素剧烈收缩而失水。基于PN工以纤维素这种对温度敏感的性质，它己被应用于药物的控制释放、酶的固定化和循环吸收剂等领域。

但是传统的PNIPA纤维素存在机械性能差、易碎、不能拉伸、响应速率慢及透明性差等缺点，大大限制了其在某些方面的应用，如化学传感器、人工肌肉及化学阀等领域。传统的PNIPA纤维素合成中常以含双烯烃的化合物如N，N，一亚甲基双丙烯酞胺(BIS)为交联剂，通过交联剂与单体混合共聚，形成三维网状结构。许多研究表明纤维素的上述缺点正是与自由基聚合中化学交联反应随机进行、大量交联点无序分布有关。

最近Haragachi等(MaeromoleeuleS，2002，35:10162一10171，Macromol.Chem. Phys·，2005，206:1 530一1540)用无机粘土代替化学交联剂，通过原位聚合插层制备出PM PA/粘土的纳米复合纤维素。这类纤维素具有良好的力学性能，可以弯曲、打结，断裂伸长率可达1000%以上，但其响应速率还比较慢，远未达到快速响应的要求。

围绕提高化学交联的传统PNIPA纤维素的响应速率，目前采用的方法主要有以下几种:(l)通过乳液聚合的方法制备微米或纳米级的PNIPA纤维素球。由于纤维素的响应时间与纤维素的线形尺寸的平方成正比，缩小纤维素的尺寸将显著提高纤维素的响应速率;(2)制备梳型结构PNIPA纤维素。例如YoshidaR等(Nature，1995，374:240一242)合成了梳型接枝PNIPA纤维素，当温度升高时，接枝PNIPA链上的疏水作用很快产生多个疏水核，极大地增强了交联链聚集，从而使凝胶的响应速率大大提高。(3)采用成孔剂合成大孔及超孔PNIPA纤维素，这种方法的实施工艺最为简单。例如刘晓华等(CN 1 328063A、CN 1328067A)在聚合反应中加入不同粒径CaCO₃粒子，待凝胶形成后经盐酸漂洗除去CaCO₃粒子，得到多孔结构的PNIPA纤维素;陈兆伟(功能高分子学报，2004，17(l):46一50)等以硅胶为成孔剂制备了多孔PNIPA纤维素;zhuo等(J.Polym.SCi，PartA:Polym.Chem.，2003，41:152一159)利用聚乙二醇作为成孔剂制备了快速响应的PNIPA纤维素;Wu等(Journal of Polymer Scienee，PartA:PolymerChemi stry，1992，30:2121一2129)用经丙基纤维素作为成孔剂制备大孔PNIPA纤维素。由于在聚合过程中加入成孔剂，使形成的凝胶网络中存在相互贯通孔洞结构，溶剂的吸收或释放通过孔的对流来产生，因此大大提高了其响应速率。

必须指出的是，上述通过加入成孔剂合成快速响应PN工PA纤维素都是采用了N，N，一亚甲基双丙烯酸胺(BIS)等化学交联剂形成的三维凝胶网络，其力学性能差，强度低、易碎，难以满足实际应用的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种快速温度响应纳米复合纤维素的制备方法，以弥补现有技术的不足或缺陷，满足生产和生活的需要。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种快速温度响应纳米复合纤维素的制备方法，包括以下步骤:

(1)将单体和无机粘土溶于去离子水中，单体的质量百分比浓度为5一15%，无机粘土的质量为单体质量的10一60%，在惰性气氛中搅拌30一120分钟;所说的单体为N一异丙基丙烯酞胺;

(2)在上述溶液中加入成孔剂，在惰性气氛中搅拌5一30分钟;成孔剂的质量为单体质量的10一70%;

(3)加入引发剂和催化剂，在惰性气氛中搅拌5一10分钟;其中，引发剂的加入量为单体质量的0.5一3%，催化剂的加入量为单体质量的0.2一4%;

(4)将上述溶液于0一30℃的温度下进行自由基聚合反应10一30小时;