[发明专利]一种天然高分子气凝胶及其制备方法和用途

说明书

本发明属于化工新材料制备领域，涉及一种天然高分子气凝胶及其制备方法和用途，以及一种疏水性的天然高分子气凝胶及其制备方法和用途。所述天然高分子气凝胶由天然高分子果胶凝胶化得到，所述天然高分子果胶提取自薜荔籽、柑橘皮、苹果皮、葡萄皮、蚕砂和甜菜渣中的一种或多种。本发明的方法简单、制备高效、成本低廉，易于大批量制备；本发明中所有环节不使用任何有机溶剂，绿色环保无污染；本发明的疏水性的天然高分子气凝胶，在使用中能减少水分的吸收，保持气凝胶的骨架稳定性，同时还能进行油水分离；本发明的疏水性的天然高分子气凝胶的密度为3～15mg/cm³，具有一定的可压缩性，对水的接触角为103°～131°。

技术领域

本发明属于化工新材料制备领域，涉及一种天然高分子气凝胶及其制备方法和用途，以及一种疏水性的天然高分子气凝胶及其制备方法和用途。

背景技术

自然界中生物质是高分子的丰富来源之一，这些来自生物的有机高分子的化学结构，主要包括碳水化合物、氨基化合物和多酚类化合物。从细胞信息储存到起保护的外壳，生物体中的天然高分子本就拥有极为广泛的功能。

气凝胶是由胶体粒子或高聚物分子相互聚集构成的充满气态分散介质的纳米孔隙的固体轻质材料。因其所具有的低密度、低热导率、高比表面、高孔隙率等特点，被称为世界上密度最小的固体，在光学、电学、声学、热学和催化等众多领域都具有良好的应用。

天然高分子材料以其丰富的储量、可再生性、成本低廉、易得等优点被越来越多的研究者所关注。天然高分子气凝胶在制备过程中需要经过溶解这一步骤，以纤维素为例，改善其溶解性一直以来都是纤维素研究领域的重点。在近些年的研究中，不断有新的溶剂体系被开发用于纤维素的溶解，但其高成本、毒性、挥发性等都限制了其应用。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种天然高分子气凝胶及其制备方法和用途，还提供一种疏水性的天然高分子气凝胶及其制备方法和用途。所述天然高分子气凝胶是以水溶性的天然高分子材料果胶为原料，制备得到具有绿色、环保、可降解等特性的气凝胶；对所述天然高分子气凝胶进一步进行疏水改性，即得到所述疏水性的天然高分子气凝胶。

本发明的技术方案如下：

一种天然高分子气凝胶，其由天然高分子果胶凝胶化得到，所述天然高分子果胶提取自薜荔籽、柑橘皮、苹果皮、葡萄皮、蚕砂和甜菜渣中的一种或多种。

其中，所述气凝胶的密度为3～6mg/cm³。

其中，所述气凝胶的压缩率至少为80％，即所述气凝胶可以压缩至自身体积的20％以下。

其中，所述气凝胶具有亲水性。

本发明还提供上述天然高分子气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

1)准备自薜荔籽、柑橘皮、苹果皮、葡萄皮、蚕砂和甜菜渣中的一种或多种中提取的天然高分子果胶提取液；

2)将步骤1)的天然高分子果胶提取液进行过滤静置，待其凝胶后，进行冷冻处理；

3)将步骤2)中冷冻后的凝胶进行真空干燥，得到所述天然高分子气凝胶。

根据本发明的实施方案，上述步骤1)中，天然高分子果胶提取液中果胶的含量在1.25％-2.5％范围内，例如在1.6％-2.5％范围内。

根据本发明的实施方案，上述步骤1)中，所述的天然高分子果胶提取液可以是商业途径购买的天然高分子果胶，并将其溶解于水中，得到上述果胶含量的天然高分子果胶提取液即可；也可以是通过本领域公知的其他方法制备得到的，还可以是通过如下方法制备得到的：

选取薜荔籽、柑橘皮、苹果皮、葡萄皮、蚕砂和甜菜渣中的一种或多种，将其与水混合，搅拌，提取所述天然高分子果胶的提取液。