一种生物质水凝胶、制备方法及应用技术

为解决现有的水凝胶灭火剂存在的难被环境降解、成本高和阻燃效果差的问题，本发明专利技术实施例提供一种生物质水凝胶、制备方法及应用，包括：羧甲基纤维素的水性可溶盐的水溶液与海藻酸的水性可溶盐的水溶液混匀后反应，得到生物基溶液；将所述生物基溶液与含有丙烯酸的水性可溶盐和过硫酸盐的水溶液混匀后反应，得到反应液；将所述反应液与含有N

【技术实现步骤摘要】
一种生物质水凝胶、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种生物质水凝胶、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]到目前为止，水仍然是最常用的灭火剂，具有廉价易得，比热容高且对环境无污染等优点。但是，由于水的流动性好，附着力较低，喷射到火场后大部分水会流失，很难长时间覆盖在可燃物表面，就很容易造成水资源浪费甚至导致复燃，而且对于着火面积大、火势发展迅猛、扑救难度大的大型火灾，用水扑救往往只能控制火灾蔓延，难以及时有效的将大火扑灭。
[0003]因此为了改善水附着力弱，抗复燃能力低等显著问题，有许多学者尝试制备以水为分散介质的，具有网状交联结构的高分子材料
‑‑‑
水凝胶。许多研究人员对水凝胶体系进行了深入研究。在我国的中国矿业大学、浙江大学、中国人民武警武装部队学院等多个团队及相关企业已对水凝胶灭火剂展开了研究，但绝大多数团队仍以聚丙烯酰胺此类材料作为基体，这就会存在灭火后残留的有机物难以生物降解、环境友好性差，以及成本过高等问题。
[0004]海藻酸钠(SA)是海藻酸的钠盐，它是从褐藻或海藻中提取碘和甘露醇的副产品。羧甲基纤维素钠(CMC
‑
Na)是一种阴离子纤维素醚，具有易降解、易获得原料、易于微生物和植物利用等优点。它是世界上使用最广泛的纤维素。

技术实现思路

[0005]为解决现有的水凝胶灭火剂存在的难被环境降解、成本高和阻燃效果差的问题，本专利技术实施例提供一种生物质水凝胶、制备方法及应用。
[0006]本专利技术实施例通过下述技术方案实现：
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供一种生物质水凝胶的制备方法，包括：
[0008]羧甲基纤维素的水性可溶盐的水溶液与海藻酸的水性可溶盐的水溶液混匀后反应，得到生物基溶液；
[0009]将所述生物基溶液与含有丙烯酸的水性可溶盐和过硫酸盐的水溶液混匀后反应，得到反应液；
[0010]将所述反应液与含有N
‑
异丙基丙烯酰胺和N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺的水溶液混匀后进行聚合反应，烘干后得到生物质水凝胶。
[0011]进一步的，羧甲基纤维素的水性可溶盐的水溶液与海藻酸的水性可溶盐的水溶液混匀后反应，得到生物基溶液；包括：
[0012]将干燥的羧甲基纤维素的水性可溶盐在水中糊化，得到糊化溶液；
[0013]将海藻酸的水性可溶盐的水溶液与糊化溶液混匀后反应，得到生物基溶液。
[0014]进一步的，羧甲基纤维素的水性可溶盐为羧甲基纤维素钠，海藻酸的水性可溶盐为海藻酸钠；其中，羧甲基纤维素钠与海藻酸钠的质量比为1
‑
5：1
‑
5。
[0015]进一步的，含有丙烯酸的水性可溶盐和过硫酸盐的水溶液由酸碱性为中性的丙烯酸钠溶液和过硫酸铵溶解于去离子水中制成；所述羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、酸碱性为中性的丙烯酸钠溶液和过硫酸铵的质量比为1
‑
5：1
‑
5：10
‑
30：0.01
‑
0.1。
[0016]进一步的，含有N
‑
异丙基丙烯酰胺和N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺的水溶液由N
‑
异丙基丙烯酰胺和N，N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺溶解于水中制成；羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、酸碱性为中性的丙烯酸钠溶液、过硫酸铵、N
‑
异丙基丙烯酰胺和N，N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺的质量比为1
‑
5：1
‑
5：10
‑
30：0.01
‑
0.1：0.1
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1：0.01
‑
0.1。
[0017]进一步的，所述糊化的温度为60
‑
80℃，时间为5min
‑
10min。
[0018]进一步的，所述聚合反应的温度为60
‑
80℃，反应时间为30min
‑
60min。
[0019]第二方面，本专利技术实施例提供一种生物质水凝胶，由以下质量份数的组份制成：
[0020]羧甲基纤维素的水性可溶盐：1份
‑
5份；
[0021]海藻酸的水性可溶盐：1份
‑
5份；
[0022]酸碱性为中性的丙烯酸的水性可溶盐溶液：10份
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30份；
[0023]过硫酸盐0.01份
‑
0.1份；
[0024]N
‑
异丙基丙烯酰胺0.1份
‑
1份；
[0025]N，N
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亚甲基双丙烯酰胺0.01份
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0.1份以及余量的去离子水。
[0026]进一步的，所述羧甲基纤维素的水性可溶盐为羧甲基纤维素钠，海藻酸的水性可溶盐为海藻酸钠，酸碱性为中性的丙烯酸的水性可溶盐溶液为酸碱性为中性的丙烯酸钠溶液，过硫酸盐为过硫酸钠。
[0027]第三方面，本专利技术实施例提供所述制备方法或所述生物质水凝胶在制备生物质灭火剂中的应用。
[0028]本专利技术实施例与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0029]本专利技术实施例的一种生物质水凝胶、制备方法及应用，通过采用羧甲基纤维素的水性可溶盐与海藻酸的水性可溶盐制成生物质水凝胶，该生物质水凝胶对环境无害物质，为环境友好型材料；羧甲基纤维素的水性可溶盐与海藻酸的水性可溶盐易获取原料，价格低廉，易降解且不产生二次污染；本专利技术实施例通过采用自由基聚合得到形成三维网状结构层来改变水凝胶的性能特点，使其亲水性增加，更利于与水分子紧密接触，从而达到增强水凝胶吸水稳固能力，在测试中，本专利技术实施例的生物质水凝胶的点燃痕迹时间可达到300秒，在灭火的同时具有良好的阻燃效果。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0031]图1为生物质水凝胶的制备方法流程示意图。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本
专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0033]在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实施例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
[0034]在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：羧甲基纤维素的水性可溶盐的水溶液与海藻酸的水性可溶盐的水溶液混匀后反应，得到生物基溶液；将所述生物基溶液与含有丙烯酸的水性可溶盐和过硫酸盐的水溶液混匀后反应，得到反应液；将所述反应液与含有N
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异丙基丙烯酰胺和N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的水溶液混匀后进行聚合反应，烘干后得到生物质水凝胶。2.如权利要求1所述生物质水凝胶的制备方法，其特征在于，羧甲基纤维素的水性可溶盐的水溶液与海藻酸的水性可溶盐的水溶液混匀后反应，得到生物基溶液；包括：将干燥的羧甲基纤维素的水性可溶盐在水中糊化，得到糊化溶液；将海藻酸的水性可溶盐的水溶液与糊化溶液混匀后反应，得到生物基溶液。3.如权利要求2所述生物质水凝胶的制备方法，其特征在于，羧甲基纤维素的水性可溶盐为羧甲基纤维素钠，海藻酸的水性可溶盐为海藻酸钠；其中，羧甲基纤维素钠与海藻酸钠的质量比为1
‑
5：1
‑
5。4.如权利要求3所述生物质水凝胶的制备方法，其特征在于，含有丙烯酸的水性可溶盐和过硫酸盐的水溶液由酸碱性为中性的丙烯酸钠溶液和过硫酸铵溶解于去离子水中制成；所述羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、酸碱性为中性的丙烯酸钠溶液和过硫酸铵的质量比为1
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5：1
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5：10
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30：0.01
‑
0.1。5.如权利要求4所述生物质水凝胶的制备方法，其特征在于，含有N
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异丙基丙烯酰胺和N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的水溶液由N
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异丙基丙烯酰胺和N，N
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亚甲基双丙烯酰胺溶解于水中制成；羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、酸碱性为中性的丙烯酸钠溶液、过硫酸铵、N
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【专利技术属性】
技术研发人员：肖国清，李芳洲，李媛媛，陈春燕，陈春林，刘谦，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：