一種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維及其制備方法。所述的制備方法包括將纖維素分散于分散劑中，得到紡絲原液；將紡絲原液擠出到凝固浴中進行濕法紡絲，得到纖維素凝膠纖維；將纖維素凝膠纖維在凝固浴中卷繞后，浸入陳化液中陳化；將陳化后的纖維素凝膠纖維洗滌至中性，干燥，得到連續(xù)纖維素氣凝膠纖維。本發(fā)明的方法具有原料便宜易得、制備過程簡單且綠色無污染、可紡性好的特點，解決了纖維素氣凝膠難以紡制成纖的難題。本發(fā)明制備的纖維素氣凝膠纖維直徑小于120μm，具有高比表面積(≥88m2/g)，高孔隙率(≥85％)，低密度(≤0.2g/cm3)的特征，同時纖維比表面積可調(diào)，可用于功能服裝，傳感，催化劑負載及吸附過濾，化妝品，生物醫(yī)療等領(lǐng)域。
【專利說明】
一種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及氣凝膠纖維研發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣凝膠是一種具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的納米多孔固體材料，在固體基質(zhì)的孔洞和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中充滿氣體(通常是空氣)。因為其具有大的比表面積、高孔隙率、以及低體積密度和導(dǎo)熱系數(shù)等優(yōu)異特性，氣凝膠在隔熱保溫、催化、能源、吸附、航空航天等諸多領(lǐng)域有巨大的潛在應(yīng)用。氣凝膠分為無機氣凝膠和有機氣凝膠，相比于易碎的無機氣凝膠，有機氣凝膠具有力學(xué)性能較好，柔韌性好的優(yōu)點。
[0003]纖維素氣凝膠作為一種新型有機氣凝膠不僅具有良好的機械性能和柔韌性，而且其原料來源最廣、儲量豐富、且可以生物降解。高度多孔的纖維素氣凝膠可以作為原位合成納米粒子的有效的納米反應(yīng)器;其分子鏈上大量的羥基可以為許多化學(xué)反應(yīng)提供大量的活性位點，更便于功能化；同時其低密度、低熱導(dǎo)率、低聲速傳播性、生物相容性好、可降解的特點，可使其在隔音隔熱、催化負載、吸附分離、化妝品及生物醫(yī)療等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。目前有關(guān)纖維素氣凝膠的研究大多集中在二維、三維纖維素氣凝膠材料(即塊體與薄膜)的制備上。而一維的氣凝膠纖維相比于二維、三維的氣凝膠材料具有獨特的優(yōu)勢。在氣凝膠制備方面，一維纖維材料更利于溶劑、氣體的擴散和熱傳遞。由于氣凝膠制備的許多步驟(如陳化、清洗、溶劑交換、干燥等)都受擴散和熱傳導(dǎo)的控制，制備成一維纖維，可減小濕凝膠的尺寸，從而減少氣凝膠生產(chǎn)所需的時間和溶劑用量，有利于氣凝膠的連續(xù)生產(chǎn)和降低成本。在應(yīng)用方面，氣凝膠纖維制備的無紡布膜相比于直接制備的纖維素氣凝膠薄膜具有更好的透氣性，更適合用于功能服裝或傷口敷料;氣凝膠纖維應(yīng)用于吸附過濾材料方面相比于薄膜和塊體氣凝膠具有更低的濾壓降；用于催化、吸附等領(lǐng)域時效率更高；同時，有機和無機纖維均可通過編織、打結(jié)、縫紉等手段加工成二維甚至三維的柔性輕質(zhì)材料。
[0004]目前已有報道的氣凝膠纖維及其制備方法有如下幾種。浙江大學(xué)高超課題組通過液晶紡絲，以液氮為凝固浴，制得了比表面積884m2/g、抗拉強度188kN.m/kg、模量3.3MPa的石墨烯氣凝膠纖維。北京航空航天大學(xué)秦國彤課題組以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體，以PVP為助紡劑，通過靜電紡絲，制備出復(fù)合纖維膜，再經(jīng)干燥及高溫處理，得到了 T12氣凝膠納米纖維膜，比表面積為241.6m2/g。德國航天中心材料研究所Lorenz Ratke研究組采用將纖維素溶解在氯化鋅水合物或硫氰酸鈣水合物熔體中在接近于其凝膠點時紡絲，經(jīng)陳化和超臨界CO2干燥的方法制備高孔隙率的納米結(jié)構(gòu)纖維素氣凝膠纖維，比表面150?220m2/g，但其纖維直徑0.5mm?1_，存在纖維較粗的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維及其制備方法，該方法具有原料便宜易得、制備過程簡單且綠色無污染、可紡性好的特點，解決了纖維素氣凝膠難以紡制成纖的難題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，包括:
[0007]步驟1:將纖維素分散于分散劑中，得到紡絲原液;所述的紡絲原液中的纖維素質(zhì)量分數(shù)為2%?7%，所述的分散劑為含有堿金屬氫氧化物以及尿素和/或硫脲的溶液；
[0008]步驟2:將紡絲原液擠出到凝固浴中進行濕法紡絲，得到纖維素凝膠纖維;所述的凝固浴為酸性溶液、乙醇溶液或丙酮溶液；
[0009]步驟3:將纖維素凝膠纖維在凝固浴中卷繞后，浸入陳化液中陳化，所述的陳化液為質(zhì)量分數(shù)為0.5%?1%的稀硫酸、質(zhì)量分數(shù)為0.5%?1%的稀醋酸溶液，乙醇或丙酮；
[0010]步驟4:將陳化后的纖維素凝膠纖維洗滌至中性，干燥，得到連續(xù)纖維素氣凝膠纖維。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟I中的纖維素為植物纖維素或細菌纖維素。
[0012]更優(yōu)選地，所述的植物纖維素為棉漿纖維素。
[0013]優(yōu)選地，所述的分散劑為含有質(zhì)量分數(shù)為4.2%的L1H和質(zhì)量分數(shù)為12%的尿素的溶液，含有質(zhì)量分數(shù)為7 %的NaOH和質(zhì)量分數(shù)為12 %的尿素的溶液，含有質(zhì)量分數(shù)為9.5%的NaOH和質(zhì)量分數(shù)為4.5 %的硫脲的溶液，或含有質(zhì)量分數(shù)為7 %?8 %的NaOH、質(zhì)量分數(shù)為8%的尿素和質(zhì)量分數(shù)為6.5%?10%的硫脲的溶液。
[0014]優(yōu)選地，所述的凝固浴為含有質(zhì)量分數(shù)為2%?5%的硫酸和質(zhì)量分數(shù)為3?5%的硫酸鈉的水溶液，質(zhì)量分數(shù)為I %?3%的稀醋酸溶液，體積分數(shù)為10%?50%的乙醇水溶液或體積分數(shù)為10%?30%的丙酮水溶液。
[0015]優(yōu)選地，所述的紡絲原液的擠出速度為0.6m/min?6m/min。
[0016]優(yōu)選地，所述的濕法紡絲的條件為常溫常壓。
[0017]優(yōu)選地，所述的纖維素凝膠纖維的卷繞速度為0.6?24m/min。
[0018]優(yōu)選地，所述的陳化在常溫下進行，陳化時間為15min?Ih。
[0019]優(yōu)選地，所述的洗滌為用去離子水洗滌。
[0020]優(yōu)選地，所述的干燥為冷凍干燥或超臨界干燥。
[0021]優(yōu)選地，在干燥之前，先進行溶劑置換。
[0022]更優(yōu)選地，所述的溶劑置換采用去離子水、乙醇或叔丁醇。
[0023]優(yōu)選地，所述的分散劑的溫度為-8?_12°C。
[0024]本發(fā)明還提供了上述的連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法所制備的連續(xù)纖維素氣凝膠纖維。
[0025]本發(fā)明中連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法首先是將來源廣泛廉價易得的纖維素配制成紡絲原液，以酸性溶液、乙醇溶液或丙酮溶液作為凝固浴，紡絲原液遇到凝固浴中的酸、乙醇或丙酮發(fā)生快速溶劑非溶劑雙擴散破壞溶劑與纖維素間的作用力使纖維素凝固再生，實現(xiàn)濕法紡絲所要求的快速液固相轉(zhuǎn)變，形成纖維素氣凝膠纖維;陳化過程中使纖維素進一步形成分子間和分子內(nèi)氫鍵而凝膠化，最終得到穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，形成更多的孔洞。再用去離子水洗滌至中性，然后進行溶劑置換，干燥，即得纖維素氣凝膠纖維。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0027]1、本發(fā)明首次把濕法紡絲中紡絲原液在凝固浴中快速凝固再生的原理與纖維素直接溶解再生制備纖維素氣凝膠方法相結(jié)合，通過改變紡絲液濃度、凝固浴和陳化浴條件，以及紡絲液擠出速度和纖維卷繞速度，連續(xù)制備出直徑小于120μπι、具有一定強度的纖維素氣凝膠纖維。制備成一維纖維，可減小濕凝膠的尺寸，從而減少氣凝膠生產(chǎn)所需的時間和溶劑用量，有利于氣凝膠的連續(xù)生產(chǎn)和降低成本。本發(fā)明制備的纖維素氣凝膠纖維具有高比表面積(多88m2/g)，高孔隙率(多85%)，低密度(<0.2g/cm3)的特征，同時纖維比表面積可調(diào)。
[0028]2、由于一維纖維材料更利于液體、氣體的擴散，本發(fā)明所制備的連續(xù)纖維素氣凝膠纖維在功能服裝、傳感、催化負載、過濾吸附，生物醫(yī)藥等領(lǐng)域里都具有更加突出的優(yōu)勢，有十分巨大的潛在需求，具有實用性。
[0029]3、本發(fā)明的方法具有原料便宜易得、纖維制備過程綠色無污染、制備過程簡單、可紡性好的特點，解決了纖維素氣凝膠難以紡制成纖的難題。
【附圖說明】
[0030]圖1為實施例1中纖維素氣凝膠纖維的打結(jié)演示圖；
[0031]圖2為實施例1中纖維素氣凝膠纖維表面和截面形貌掃描電鏡圖:(a)、(b)分別為不同放大倍數(shù)的纖維表面照片，(c)、(d)分別為不同放大倍數(shù)的纖維截面照片；
[0032]圖3為實施例1中纖維素氣凝膠纖維N2吸附脫吸附等溫線圖；
[0033]圖4為實施例1中纖維素氣凝膠纖維孔徑分布圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0035]實施例1
[0036]—種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，具體步驟為:
[0037]將細菌纖維素(海南億德食品有限公司，碎粒壓縮椰果)分散于-12°C分散劑中，得到紡絲原液，其中細菌纖維素的質(zhì)量分數(shù)為7%，機械強力攪拌30min，用離心機10000r/min進行脫泡處理20min;所述的分散劑為將NaOH和硫脲溶于水形成的溶液，其中，NaOH的質(zhì)量分數(shù)為9.5%，硫脲的質(zhì)量分數(shù)為4.5%;將紡絲原液擠出到凝固浴中常溫常壓下進行濕法紡絲，得到纖維素凝膠纖維;所述的凝固浴為體積分數(shù)為10%的丙酮水溶液;所述的紡絲原液的擠出速度為2.4m/min;將纖維素凝膠纖維在凝固浴中以6m/min的卷繞速度進行卷繞后，浸入陳化液丙酮中在常溫下陳化20min，使其完全凝膠化;將陳化后的纖維素凝膠纖維用去離子水洗滌至中性，經(jīng)-60°C冷凍干燥，得到連續(xù)纖維素氣凝膠纖維。
[0038]紡絲過程連續(xù)不斷絲，制得的纖維素氣凝膠纖維比表面積為88m2/g，最可幾孔徑為9nm，孔隙率為85%，密度為0.20g/cm3，直徑為120μπι。制得的維素氣凝膠纖維的打結(jié)演示圖如圖1所示；制得的纖維素氣凝膠纖維表面和斷面形貌掃描電鏡圖如圖2所示；制得的纖維素氣凝膠纖維犯吸附脫吸附等溫線圖如圖3所示；制得的纖維素氣凝膠纖維孔徑分布圖如圖4所示。
[0039]實施例2
[0040]一種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，具體步驟為:
[0041]將細菌纖維素(海南億德食品有限公司，碎粒壓縮椰果，經(jīng)由均質(zhì)機處理)分散于-8°C分散劑中，得到紡絲原液，其中細菌纖維素的質(zhì)量分數(shù)為2%，機械強力攪拌30min，用離心機lOOOOr/min進行脫泡處理20min;所述的分散劑為將NaOH、尿素和硫脲溶于水形成的溶液，其中，NaOH的質(zhì)量分數(shù)為7%，尿素的質(zhì)量分數(shù)為8%，硫脲的質(zhì)量分數(shù)為10% ;將紡絲原液擠出到凝固浴中常溫常壓下進行濕法紡絲，得到纖維素凝膠纖維;所述的凝固浴為體積分數(shù)為10%的乙醇水溶液;所述的紡絲原液的擠出速度為0.6m/min;將纖維素凝膠纖維在凝固浴中以0.6m/min的卷繞速度進行卷繞后，浸入陳化液乙醇中在常溫下陳化lh，使其完全凝膠化;將陳化后的纖維素凝膠纖維用去離子水洗滌至中性，用叔丁醇置換去離子水，經(jīng)-60°C冷凍干燥，得到連續(xù)纖維素氣凝膠纖維。
[0042]紡絲過程連續(xù)不斷絲，制得的纖維素氣凝膠纖維比表面積為178m2/g，最可幾孔徑為6nm，孔隙率為91%，密度為0.13g/cm3，直徑為ΙΙΟμπι。
[0043]實施例3
[0044]一種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，具體步驟為:
[0045]將處理后的棉漿纖維素(鄢陵縣帝倫紡織有限公司，DP = 550，處理方法為:纖維素棉漿柏機械粉碎，用水和乙醇多次洗滌后在真空烘箱中50 0C烘干)分散于-10 °C分散劑中，得到紡絲原液，其中棉漿纖維素的質(zhì)量分數(shù)為7%，機械強力攪拌30min，用離心機1000r/min進行脫泡處理20min;所述的分散劑為將NaOH、尿素和硫脲溶于水形成的溶液，其中，NaOH的質(zhì)量分數(shù)為8%，尿素的質(zhì)量分數(shù)為8%，硫脲的質(zhì)量分數(shù)為6.5% ;將紡絲原液擠出到凝固浴中常溫常壓下進行濕法紡絲，得到纖維素凝膠纖維;所述的凝固浴為體積分數(shù)為50%的乙醇水溶液;所述的紡絲原液的擠出速度為3m/min;將纖維素凝膠纖維在凝固浴中以6m/min的卷繞速度進行卷繞后，浸入陳化液乙醇中在常溫下陳化lh，使其完全凝膠化;將陳化后的纖維素凝膠纖維用去離子水洗滌至中性，用乙醇置換去離子水，將所得的纖維素醇凝膠纖維放入干燥釜內(nèi)，在4°C，5.3MPa條件下通入液態(tài)CO2置換乙醇6h，置換完全后，通過控溫器對系統(tǒng)加熱至40°C，達到臨界壓力，并在1MPa下保持0.5h，然后在保持臨界溫度不變的情況下，通過排泄閥緩慢地釋放CO2至常壓，溫度降至室溫后，獲得纖維素氣凝膠纖維。
[0046]紡絲過程連續(xù)不斷絲，制得的纖維素氣凝膠纖維比表面積為410m2/g，最可幾孔徑為2nm，孔隙率為98%，密度為0.08g/cm3，直徑為80μπι。
[0047]實施例4
[0048]—種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，具體步驟為:
[0049]將細菌纖維素(海南億德食品有限公司，碎粒壓縮椰果)分散于-12°C分散劑中，得到紡絲原液，其中細菌纖維素的質(zhì)量分數(shù)為2%，機械強力攪拌30min，用離心機10000r/min進行脫泡處理20min;所述的分散劑為將L1H和尿素溶于水形成的溶液，其中，L1H的質(zhì)量分數(shù)為4.2%，尿素的質(zhì)量分數(shù)為12% ;將紡絲原液擠出到凝固浴中常溫常壓下進行濕法紡絲，得到纖維素凝膠纖維;所述的凝固浴為體積分數(shù)為30 %的丙酮水溶液;所述的紡絲原液的擠出速度為1.8m/min;將纖維素凝膠纖維在凝固浴中以6m/min的卷繞速度進行卷繞后，浸入陳化液丙酮中在常溫下陳化20min，使其完全凝膠化;將陳化后的纖維素凝膠纖維用去離子水洗滌至中性，用叔丁醇置換去離子水，經(jīng)-60°C冷凍干燥，得到連續(xù)纖維素氣凝膠纖維。
[0050] 紡絲過程連續(xù)不斷絲，制得的纖維素氣凝膠纖維比表面積為134m2/g，最可幾孔徑為6nm，孔隙率為90 %，密度為0.11g/cm3，直徑為120ym。
[0051 ] 實施例5
[0052]一種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，具體步驟為:
[0053]將處理后的棉漿纖維素(鄢陵縣帝倫紡織有限公司，DP = 550，處理方法為:纖維素棉漿柏機械粉碎，用水和乙醇多次洗滌后在真空烘箱中50 0C烘干)分散于-10 °C分散劑中，得到紡絲原液，其中棉漿纖維素的質(zhì)量分數(shù)為4%，機械強力攪拌30min，用離心機1000r/min進行脫泡處理20min;所述的分散劑為將L1H和尿素溶于水形成的溶液，其中，L1H的質(zhì)量分數(shù)為4.2%，尿素的質(zhì)量分數(shù)為12% ;將紡絲原液擠出到凝固浴中常溫常壓下進行濕法紡絲，得到纖維素凝膠纖維;所述的凝固浴為含有質(zhì)量分數(shù)為5%的硫酸和質(zhì)量分數(shù)為5%的硫酸鈉的水溶液;所述的紡絲原液的擠出速度為3m/min;將纖維素凝膠纖維在凝固浴中以18m/min的卷繞速度進行卷繞后，浸入陳化液質(zhì)量分數(shù)為0.5%的稀硫酸中在常溫下陳化20min，使其完全凝膠化;將陳化后的纖維素凝膠纖維用去離子水洗滌至中性，用乙醇置換去離子水，將纖維素醇凝膠纖維放入干燥釜內(nèi)，在4°C，5.3MPa條件下通入液態(tài)CO2置換乙醇6h，置換完全后，通過控溫器對系統(tǒng)加熱至40°C，達到臨界壓力，并在1MPa下保持0.5h，然后在保持臨界溫度不變的情況下，通過排泄閥緩慢地釋放CO2至常壓，溫度降至室溫后，獲得纖維素氣凝膠纖維。得到連續(xù)纖維素氣凝膠纖維。
[0054]紡絲過程連續(xù)不斷絲，制得的纖維素氣凝膠纖維比表面積為350m2/g，最可幾孔徑為2nm，孔隙率為95%，密度為0.10g/cm3，直徑為80μπι。
[0055]實施例6
[0056]—種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，具體步驟為:
[0057]將處理后的棉漿纖維素(鄢陵縣帝倫紡織有限公司，DP = 550，處理方法為:纖維素棉漿柏機械粉碎，用水和乙醇多次洗滌后在真空烘箱中50 0C烘干)分散于-10 °C分散劑中，得到紡絲原液，其中棉漿纖維素的質(zhì)量分數(shù)為7%，機械強力攪拌30min，用離心機1000r/min進行脫泡處理20min;所述的分散劑為將NaOH、尿素和硫脲溶于水形成的溶液，其中，NaOH的質(zhì)量分數(shù)為8%，尿素的質(zhì)量分數(shù)為8%，硫脲的質(zhì)量分數(shù)為6.5% ;將紡絲原液擠出到凝固浴中常溫常壓下進行濕法紡絲，得到纖維素凝膠纖維;所述的凝固浴為質(zhì)量分數(shù)為3%的稀醋酸溶液;所述的紡絲原液的擠出速度為6m/min;將纖維素凝膠纖維在凝固浴中以24m/min的卷繞速度進行卷繞后，浸入陳化液質(zhì)量分數(shù)為0.5%的稀醋酸中在常溫下陳化20min，使其完全凝膠化;將陳化后的纖維素凝膠纖維用去離子水洗滌至中性，經(jīng)-60°C冷凍干燥，得到連續(xù)纖維素氣凝膠纖維。
[0058]紡絲過程連續(xù)不斷絲，制得的纖維素氣凝膠纖維比表面積為110m2/g，最可幾孔徑為9nm，孔隙率為87%，密度為0.19g/cm3，直徑為120μπι。
[0059]實施例7
[0060]一種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，具體步驟為:
[0061]將處理后的棉漿纖維素(鄢陵縣帝倫紡織有限公司，DP = 550，處理方法為:纖維素棉漿柏機械粉碎，用水和乙醇多次洗滌后在真空烘箱中50 0C烘干)分散于-12 0C分散劑中，得到紡絲原液，其中棉漿纖維素的質(zhì)量分數(shù)為2%，機械強力攪拌30min，用離心機lOOOOr/min進行脫泡處理20min ；所述的分散劑為將NaOH、尿素溶于水形成的溶液，其中，NaOH的質(zhì)量分數(shù)為7%，尿素的質(zhì)量分數(shù)為12% ;將紡絲原液擠出到凝固浴中常溫常壓下進行濕法紡絲，得到纖維素凝膠纖維;所述的凝固浴為含有質(zhì)量分數(shù)為2%的硫酸和質(zhì)量分數(shù)為3%的硫酸鈉的水溶液;所述的紡絲原液的擠出速度為3m/min;將纖維素凝膠纖維在凝固浴中以12m/min的卷繞速度進行卷繞后，浸入陳化液質(zhì)量分數(shù)為I %的稀硫酸中在常溫下陳化15min，使其完全凝膠化;將陳化后的纖維素凝膠纖維用去離子水洗滌至中性，再用叔丁醇置換去離子水，經(jīng)-60°C冷凍干燥，得到連續(xù)纖維素氣凝膠纖維。
[0062]紡絲過程連續(xù)不斷絲，制得的纖維素氣凝膠纖維比表面積為271m2/g，最可幾孔徑為6nm，孔隙率為91%，密度為0.12g/cm3，直徑為ΙΙΟμπι。
[0063]實施例8
[0064]—種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，具體步驟為:
[0065]將處理后的棉漿纖維素(鄢陵縣帝倫紡織有限公司，DP = 550，處理方法為:纖維素棉漿柏機械粉碎，用水和乙醇多次洗滌后在真空烘箱中50 0C烘干)分散于-8 0C分散劑中，得到紡絲原液，其中棉楽纖維素的質(zhì)量分數(shù)為5%，機械強力攪拌30min，用離心機10000r/min進行脫泡處理20min;所述的分散劑為將NaOH、尿素和硫脲溶于水形成的溶液，其中，NaOH的質(zhì)量分數(shù)為8%，尿素的質(zhì)量分數(shù)為8%，硫脲的質(zhì)量分數(shù)為6.5%;將紡絲原液擠出到凝固浴中常溫常壓下進行濕法紡絲，得到纖維素凝膠纖維;所述的凝固浴為質(zhì)量分數(shù)為1%稀醋酸溶液;所述的紡絲原液的擠出速度為4.8m/min ；將纖維素凝膠纖維在凝固浴中以18m/min的卷繞速度進行卷繞后，浸入陳化液質(zhì)量分數(shù)為1%的稀醋酸中在常溫下陳化15min，使其完全凝膠化;將陳化后的纖維素凝膠纖維用去離子水洗滌至中性，經(jīng)_60°C冷凍干燥，得到連續(xù)纖維素氣凝膠纖維。
[0066]紡絲過程連續(xù)不斷絲，制得的纖維素氣凝膠纖維比表面積為103m2/g，最可幾孔徑為9nm，孔隙率為86 %，密度為0.20g/cm3，直徑為115μπι。
【主權(quán)項】
1.一種連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，包括: 步驟1:將纖維素分散于分散劑中，得到紡絲原液;所述的紡絲原液中的纖維素質(zhì)量分數(shù)為2%?7%，所述的分散劑為含有堿金屬氫氧化物以及尿素和/或硫脲的溶液； 步驟2:將紡絲原液擠出到凝固浴中進行濕法紡絲，得到纖維素凝膠纖維;所述的凝固浴為酸性溶液、乙醇溶液或丙酮溶液； 步驟3:將纖維素凝膠纖維在凝固浴中卷繞后，浸入陳化液中陳化，所述的陳化液為質(zhì)量分數(shù)為0.5%?1%的稀硫酸、質(zhì)量分數(shù)為0.5%?1%的稀醋酸溶液，乙醇或丙酮； 步驟4:將陳化后的纖維素凝膠纖維洗滌至中性，干燥，得到連續(xù)纖維素氣凝膠纖維。2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟I中的纖維素為植物纖維素或細菌纖維素。3.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述的分散劑為含有質(zhì)量分數(shù)為4.2 %的L1H和質(zhì)量分數(shù)為12 %的尿素的溶液，含有質(zhì)量分數(shù)為7 %的NaOH和質(zhì)量分數(shù)為12%的尿素的溶液，含有質(zhì)量分數(shù)為9.5 %的NaOH和質(zhì)量分數(shù)為4.5 %的硫脲的溶液，或含有質(zhì)量分數(shù)為7 %?8 %的NaOH、質(zhì)量分數(shù)為8 %的尿素和質(zhì)量分數(shù)為6.5%?10%的硫脲的溶液。4.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述的凝固浴為含有質(zhì)量分數(shù)為2%?5%的硫酸和質(zhì)量分數(shù)為3?5%的硫酸鈉的水溶液，質(zhì)量分數(shù)為I %?3%的稀醋酸溶液，體積分數(shù)為10%?50 %的乙醇水溶液或體積分數(shù)為10 %?30 %的丙酮水溶液。5.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述的紡絲原液的擠出速度為0.6m/min?6m/min。6.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述的濕法紡絲的條件為常溫常壓。7.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述的纖維素凝膠纖維的卷繞速度為0.6?24m/min。8.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述的陳化在常溫下進行，陳化時間為15min?Ih。9.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述的干燥為冷凍干燥或超臨界干燥。10.權(quán)利要求1-9中任一項所述的連續(xù)纖維素氣凝膠纖維的制備方法所制備的連續(xù)纖維素氣凝膠纖維。
【文檔編號】D01D5/06GK105970325SQ201610473161
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】朱美芳, 張君妍, 陳文萍, 孟思, 江曉澤, 王浩
【申請人】東華大學(xué)