[发明专利]一种由木质素酚醛树脂载银纳米球触发的多功能水凝胶及其制备方法、应用

说明书

本发明属于功能材料技术领域，涉及一种由木质素酚醛树脂载银纳米球触发的多功能水凝胶及其制备方法、应用。含有木质素酚醛树脂载银纳米球的多功能水凝胶的制备方法包括：(1)木质素酚醛树脂载银纳米球的制备方法。将木质素、苯酚、甲醛、氢氧化钠溶解在水中，水热固化后将所得溶液离心干燥后获得木质素酚醛树脂纳米球；将所得木质素酚醛树脂纳米球加入银氨溶液中，室温搅拌后离心干燥获得木质素酚醛树脂载银纳米球。(2)多功能水凝胶的制备方法。将所得木质素酚醛树脂载银纳米球、六水合三氯化铁在水中混合搅拌均匀，之后加入引发剂和交联剂，在室温条件下静置，即可获得多功能水凝胶。解决现有技术中水凝胶成交条件复杂、功能单一的问题。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体提供一种由木质素酚醛树脂载银纳米球触发的多功能水凝胶的制备方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

水凝胶是一种含水的、具有三维网络结构的多功能高分子聚合物。其柔性、生物相容性等独特性质，使其在电学器件、传感器以及生物医学等诸多领域中得到广泛的研究和应用。但是，如何制备一种具有高机械强度，自愈特性，导电，抗菌，以及抗紫外等特点于一身的多功能水凝胶仍然是巨大的挑战。

木质素是木质纤维的三大组分之一，在含量上仅次于纤维素，同时木质素也是自然界中含量最丰富的天然可再生芳香族聚合物，全球每年可以生产约5000万吨的工业木质素，其中大部分工业木质素被直接焚烧用于提供热能或电能，利用率极低。因此，木质素的高值化利用对木质纤维基生物质全组分的综合利用具有重要意义。木质素具有抗氧化、抗微生物、生物降解性、生物相容性等优点，此外木质素的刚性苯环骨架结构有利于提高水凝胶的机械性能，是作为水凝胶组分的理想原料。然而，木质素的水溶性差，一定程度上限制了它的多功能应用，探寻木质素在水凝胶中的多功能应用是扩展木质素高值化应用的重要途径。

自18世纪以来，酚醛树脂被广泛用于复合基质，粘合剂，阻燃剂等材料中。由于酚醛树脂具有高的热稳定性，机械强度和极高的耐湿性，因此在催化剂载体材料方面显示出巨大的潜力。然而，酚醛树脂消耗大量的石油基化学品(如苯酚等)，加之环境恶化以及可持续理念的深入人心，在酚醛树脂材料的生产中急需一种绿色可再生的材料来替代部分石油基化学品。木质素来源广泛，价格低廉，具有与酚醛树脂相似的交联网络结构。因此，木质素替代石油基化学品用于酚醛树脂的制备被认为是一种非常有前景的利用途径。

最近，贵金属纳米粒子，如银纳米粒子，由于其独特的物理和化学特性在催化领域受到了广泛的关注。然而具有纳米级尺寸的贵金属粒子易聚集且难以回收，给其应用带来了众多挑战。选择合适的载体是解决这一难题的有效途径之一，而具有微米/纳米结构的酚醛树脂球是贵金属纳米粒子理想的载体之一。从目前已发表的文章看，已经有将银纳米球或木质素作为添加物用于制备水凝胶的报道。然而，尽管其相关的研究层出不穷，但到目前为止，开展酚醛树脂载银纳米球在水凝胶领域的研究鲜有报道。

发明内容

针对现有技术中制备方法的不足，特别针对水凝胶凝胶化时间长、反应条件苛刻、功能单一的不足。本发明采用水热固化工艺将木质素与酚醛树脂复合，成功的制备了一种木质素基酚醛树脂载银纳米球，简称LPRN@Ag，该纳米球具有优异的水分散性，且其表面含有大量的功能性官能团，是制备多功能水凝胶的理想原料。同时，本发明结合Fe³⁺离子辅助，同LPRN@Ag一起用作功能性组分添加到水凝胶中，成功的制备了一种多功能水凝胶。该水凝胶同时兼备高机械强度，自我修复能力，抗菌能力，抗紫外线能力和导电性等性能，将在生物传感，医疗领域展示出巨大的应用潜力。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种由木质素酚醛树脂载银纳米球触发的多功能水凝胶的制备方法，包括：

将木质素、苯酚、甲醛、碱分散在溶液中，水热固化，固液分离，干燥，得到木质素酚醛树脂纳米球；