[发明专利]一种超疏水纤维素粒子的无溶剂合成方法

说明书

本发明公开了一种超疏水纤维素粒子的无溶剂合成方法，将纤维素粉末与油酰氯混合后，通过简单的加热法，即可获得超疏水的纤维素粒子。本发明充分混合纤维素粉末与油酰氯后，将混合物置于热源上于设定温度下加热设定时间，得到产物，清洗试剂清洗产物，烘干即可得到超疏水纤维素，该超疏水纤维素粒子的无溶剂合成方法，通过纤维素粉末与油酰氯充分混合后，将纤维素粉末与油酰氯的混合物置于热源上于设定温度下加热设定时间，得到产物，合成过程中不涉及有机溶剂，纤维素粉末与油酰氯的混合、混合物的加热反应、产物的清洗与干燥，即获得超疏水性的纤维素粒子。该方法操作简便，成本低廉，在界面材料领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及界面材料技术领域，具体为一种超疏水纤维素粒子的无溶剂合成方法。

背景技术

超疏水材料在抗生物污染、自清洁、油水分离、抗湿润、抗菌、防结冰等方面具有巨大的应用前景。众所周知，超疏水表面的实现需要构建适当的微/纳米层次结构和较低的表面能,二氧化硅颗粒由于具有易改性的优点，被广泛用于制造超疏水表面。制备超疏水二氧化硅颗粒最常用的方法是水解正硅酸乙酯，然后对长链烷基分子或氟烷基分子进行修饰。这个过程涉及多个步骤，并涉及大量的有机溶剂和酸或碱。这些化学废物将被释放到环境中，最终造成环境污染。据了解，传统的超疏水材料所产生的浮力有限，且不能大规模实际应用。2006年，哈工大应用化学系的潘钦敏博士等科研人员开始着手研究这一问题，他们以多孔状铜网为基材，并将其制作成数艘邮票大小的“微型船”，然后通过硝酸银等溶液的浸泡处理，终于研发出了新型超级浮力材料，使其大规模实际应用成为可能。据介绍，该研究可使船表面具备超疏水性，并在其表面形成“空气垫”，改变船与水的接触状态，防止船体表面被水直接打湿，使其在水中运行的阻力更小，速度更快。这种微型船不但可以在水面自由漂浮，且可承载超过自身最大排水量50％以上的重量，甚至在其重载水线以上的部分处于水面以下时也不会沉没。同时，正硅酸四乙酯水解的理论产率仅为28.8，产率较低,纤维素是一种绿色的、可持续的、普遍存在的、生物可降解的生物聚合物，在科学研究和工业生产中得到了越来越多的应用。目前常用的纤维素疏水改性方法是以氟化硅烷偶联剂为改性剂，模仿法实现的。如上所述，方法中使用的大量溶剂和氟化硅烷偶联剂最终会对环境造成破坏。借用纤维素表面高含量的羟基，构造长链烷基酯是另一种有效的改性方法。然而，该方法仍然使用了大量有毒有害的有机溶剂，如二氯乙烷、吡啶、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃等。本发明采用了一种无溶剂法，合成了超疏水纤维素粒子，从而避免大量使用有机溶剂而造成的资源和环境负担。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种超疏水纤维素粒子的无溶剂合成方法，具备高拒水性等优点，以解决现有技术大量使用有机溶剂而造成的资源和环境负担的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

一种超疏水纤维素粒子的无溶剂合成方法，包括以下以下步骤：

S1、原料分配

称取设定量的干燥纤维素粉末置于反应容器中，并按照设定比例(纤维素质量：油酰氯体积，g/mL)加入油酰氯，通常可以按照各种产品的重量比例进行分配，计算公式为:材料费用用的原材料费用分配率各种产品的重量合计某种产品应＝某种产品分配材料费用的重量，且反应容器应具备良好的密封性。

S2、原料混合

将纤维素粉末与油酰氯充分混合，使其在任何容积里各种组分的微粒均匀分布，在均匀混合的同时，混合效果以混合物的混合程度即所达到的均匀性来衡量，纤维素粉末与油酰氯充分混合后，将纤维素粉末与油酰氯的混合物置于热源上于设定温度下加热设定时间，得到产物A。

S3、原料清洗