[发明专利]一种GN@纤维素基固-固相变材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种GN@纤维素基固-固相变材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）纤维素溶解：将纤维素溶解于溶剂A中，得到纤维素溶液；

（2）均相接枝改性：将卤代酰卤单体与纤维素反应，得到纤维素酯；

（3）ATRP法反应：将步骤2）得到的纤维素酯、石墨烯GN加入到溶剂B中分散均匀后，加入配体、催化剂和烷基丙烯酸酯在50～90℃的惰性气体环境下反应4～8h，得到反应混合物；

所述配体、催化剂、纤维素酯中卤素和烷基丙烯酸酯的摩尔比为1:1:1～5:20～1000；所述GN的质量占纤维素酯和烷基丙烯酸酯的总质量的0.1～20%；

所述溶剂B为能够溶解纤维素酯的溶剂；所述催化剂为溴化亚铜、氯化亚铜或氯化亚铁；所述配体为N,N,N',N,'N''-五甲基二亚乙基三胺、三(2-吡啶基甲基)胺、三(2-甲胺基)乙胺或1,1,4,7,10,10-六甲基三亚乙基四胺；

所述石墨烯片径为100～5000nm；

所述烷基丙烯酸酯为十二烷基丙烯酸酯、十四烷基丙烯酸酯、十六烷基丙烯酸酯、十八烷基丙烯酸酯、二十烷基丙烯酸酯或二十二烷基丙烯酸酯；

（4）纯化：将步骤3）得到的反应混合物纯化后得到GN@纤维素-g-聚烷基丙烯酸酯。

2.根据权利要求1所述的GN@纤维素基固-固相变材料的制备方法，其特征在于步骤1）具体是：将干燥的纤维素在65～95℃的温度下搅拌溶解于溶剂A中，得到质量分数为5～15wt%的纤维素溶液。

3.根据权利要求1或2所述的GN@纤维素基固-固相变材料的制备方法，其特征在于步骤1）中，所述纤维素为微晶纤维素、棉浆粕、棉短绒、棉花、木浆粕、竹浆粕、纤维素滤纸或脱脂棉；所述溶剂A为多聚甲醛/二甲基亚砜的混合液、氯化锂/N,N-二甲基甲酰胺的混合液或离子液体；多聚甲醛与二甲基亚砜的混合液中，多聚甲醛与二甲基亚砜的质量比为1:(8～12)；氯化锂与N,N-二甲基甲酰胺的混合液中，氯化锂与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为1:(8～12)；所述离子液体为咪唑类离子液体。

4.根据权利要求1所述的GN@纤维素基固-固相变材料的制备方法，其特征在于步骤2）具体是：在低温环境中将卤代酰卤单体滴加到步骤1）得到的纤维素溶液中，与纤维素反应；滴加完毕后，再置于室温下反应2～6h；然后加热至45～55℃反应2～4h；反应完成后除去未反应的原料和副产物，冲洗抽滤得粗品；将粗品溶解，重结晶纯化；干燥，得到纤维素酯；所述卤代酰卤单体与纤维素单元环中羟基的摩尔比为1～6:1。

5.根据权利要求4所述的GN@纤维素基固-固相变材料的制备方法，其特征在于卤代酰卤单体为2-溴代丙酰溴、2-溴代异丁酰溴、氯化乙酰氯或2-氯丙酰氯。

6.根据权利要求1所述的GN@纤维素基固-固相变材料的制备方法，其特征在于步骤3）中，所述溶剂B为二氯甲烷、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃或离子液体中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的GN@纤维素基固-固相变材料的制备方法，其特征在于步骤4）具体是：将步骤3）得到的反应混合物抽滤得到沉淀，用溶剂B洗涤沉淀，除去未反应的烷基丙烯酸酯、烷基丙烯酸酯的均聚物和副产物；然后再用乙醇洗涤沉淀，去除残留的溶剂B；真空干燥后，得到GN@纤维素-g-聚烷基丙烯酸酯。

8.一种权利要求1-7任一所述制备方法制备得到的GN@纤维素基固-固相变材料，其特征在于该相变材料的中文名称是：GN@纤维素-g-聚烷基丙烯酸酯；@表示共混；-g-表示接枝；纤维素-g-聚烷基丙烯酸酯的结构式是：

；

其中，m的数值为1,2,3…；R₁=H or CH₃；

。