本发明专利技术公开了一种微凝胶增强纳米纤维素基多孔材料的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)将羧基纳米纤维素与聚乙烯亚胺经物理化学交联制备水凝胶，经机械剪切得到纳米纤维素微凝胶；(2)制备Pickering乳液；(3)将Pickering乳液与醛基纤维素混合，静置24h固化制备得到乳液凝胶；(4)冷冻干燥乳液凝胶得到微凝胶增强纳米纤维素基多孔材料。本发明专利技术工艺简单，可操作性强，制备得到的微凝胶增强纳米纤维素基多孔材料的孔结构及形貌可控，有效增强了多孔材料的机械性能，可广泛应用于保温材料、化学传感器、功能性物质的可控释放等领域。功能性物质的可控释放等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种微凝胶增强纳米纤维素基多孔材料的制备方法
[0001]本专利技术属于制备功能性多孔材料
，具体是一种微凝胶增强纳米纤维素基多孔材料的制备方法。
技术介绍
[0002]多孔材料因其独特的结构具有比表面积高、隔热、渗透性好等优势，广泛应用于包装、食品、化工等领域。以生物质为原料制备的多孔材料可再生、可生物降解，正逐渐得到重视。其中纤维素基多孔材料结合了纤维素富羟基、可生物降解与生物相容性等优势，以及多孔材料的超轻质、高孔隙率、高比面积和孔径分布等特点，广泛应用在吸附、气体传感等领域，但纤维素基多孔材料的强度易受到孔结构和孔分布情况的影响。
[0003]目前，关于纤维素基多孔材料的制备方法的报道有很多，常用方法有冷冻干燥法、超临界干燥法和Pickering乳液模板法。例如，中国专利申请公开号为CN108484965A的技术方案中，以纤维素与纤维素衍生物混合制成悬浮液后经冷冻干燥制得纤维素多孔材料。中国专利申请公开号为CN112552553A的技术方案中，采用Pickering乳液模板法，利用纳米纤维素稳定石蜡乳滴经乳化得到Pickering乳液，再经冷冻干燥、原位聚合法制备了纤维素基泡沫多孔材料。然而，这些方法制得的多孔材料的强度易受以纤维素纤维为骨架搭接形成的网络结构自身强度的影响，材料的压缩强度一般不超过0.6MPa，这对实际应用有着很大的局限性。
[0004]因此，纳米纤维素多孔材料的机械性能还需进一步强化。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种微凝胶增强纳米纤维素基多孔材料的制备方法，该方法能够有效强化纳米纤维素基多孔材料的结构和机械性能。
[0006]本专利技术以如下技术方案解决上述技术问题：
[0007]本专利技术微凝胶增强纳米纤维素基多孔材料的制备方法，包括如下操作步骤：
[0008](1)制备纳米纤维素微凝胶：将纳米纤维素分散在去离子水中，制备质量浓度为1.0％～3.0％的纳米纤维素水分散液；在纳米纤维素水分散液上方按等体积比逐滴加入质量浓度为2.0％的聚乙烯亚胺水溶液，常温静置24h得到凝胶基体；将凝胶基体转移到质量浓度为2.0％的聚乙烯亚胺水溶液中浸泡老化12h后取出，浸泡在EDC/NHS混合溶液中反应24h，得到纳米纤维素水凝胶；再将水凝胶用等质量比的去离子水冲洗2次，然后加入等质量比的去离子水在10000rpm的机械剪切速率下处理3min后，得到纳米纤维素微凝胶；
[0009](2)制备Pickering乳液：向步骤(1)制得的纳米纤维素微凝胶中逐滴加入正己烷，边滴加边以3000rpm搅拌混合均匀，得到Pickering乳液；其中纳米纤维素微凝胶与正己烷的用量按重量份配比为10～30份:70～90份；
[0010](3)制备乳液凝胶：向步骤(2)制得的Pickering乳液中滴加质量浓度为1.0％～3.0％的醛基纳米纤维素水分散液，搅拌混合均匀，静置24h后经固化得到乳液凝胶，其中
Pickering乳液与醛基纳米纤维素水分散液的用量按重量份配比为10～30份:70～90份；
[0011](4)制备多孔材料：将步骤(3)制得的乳液凝胶置于通风橱中在室温下干燥24h，挥发去除正己烷，然后在
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18℃中冷冻24小时，再移至冷阱温度
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65℃、真空度为1Pa的冷冻干燥机中干燥48小时，得到微凝胶增强纳米纤维素基多孔材料。
[0012]所述步骤(1)，纳米纤维素的表面羧基含量为1.0～1.4mmol/g，聚乙烯亚胺水溶液中聚乙烯亚胺分子量为10kDa～70kDa。
[0013]所述步骤(1)，所述EDC/NHS混合溶液中EDC与NHS质量比为1.5～2.5：1。
[0014]所述步骤(3)，所述醛基纳米纤维素中表面醛基含量为1.0～3.0mmol/g。
[0015]本专利技术基于Pickering乳液模板技术引入微米级孔结构,利用纳米纤维素上的羧基与聚乙烯亚胺上的氨基发生酰胺化反应形成凝胶网络制备得到纳米纤维素微凝胶。纳米纤维素微凝胶作为Pickering乳液的乳化剂，制备的水包油型乳液具有高稳定性和高内相优势。Pickering乳液中的纳米纤维素微凝胶与醛基纳米纤维素混合后，微凝胶上的氨基可以与醛基纳米纤维素上的醛基交联固化，得到乳液凝胶，乳液凝胶挥发去除油相后再经冷冻干燥可直接得到微凝胶增强纳米纤维素基多孔材料。同时，该纳米纤维素微凝胶粒子上含有动态共价键，在乳液干燥过程中，油水界面上的微凝胶粒子之间以及水相中残留的微凝胶粒子之间相互交联，形成三维网络骨架，起到强化纳米纤维素基多孔材料结构和机械性能的作用。
[0016]与现有技术相比，本专利技术方法具有如下有益效果：
[0017]1)本专利技术基于Pickering乳液模板技术，利用纳米纤维素微凝胶的界面稳定性和交联反应性，使孔的结构和形貌可控，得到结构和机械性能强化的纳米纤维素基多孔材料，在吸附、气体传感、功能性物质的可控释放等领域具有重要应用价值。
[0018]2)本专利技术利用纳米纤维素微凝胶作为Pickering乳液的乳化剂，微凝胶具有出色的界面性能，有利于获得高稳定性的高内相乳液，在乳液模板法制备多孔材料的过程中有利于孔泡大小的控制和形状的保持。
[0019]3)本专利技术利用醛基纳米纤维素作为Pickering乳液的交联固化剂基于席夫碱反应制备乳液凝胶，在乳液凝胶干燥过程中，纳米纤维素三维网络骨架内部含有动态共价键，可以强化纳米纤维素基多孔材料结构和性能。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步描述，但本专利技术不局限于以下实施例，以下实施例中所使用的化学试剂和原料均为分析纯。
[0021]实施例1
[0022]一种微凝胶增强纳米纤维素基多孔材料的制备方法，包括如下步骤：
[0023](1)制备纳米纤维素微凝胶：取表面羧基含量为1.0mmol/g的纳米纤维素分散在去离子水中，制备质量浓度为1.0％的纳米纤维素水分散液；在纳米纤维素水分散液上方按等体积比逐滴加入质量浓度为2.0％的聚乙烯亚胺水溶液，常温静置24h得到凝胶基体；将凝胶基体转移到质量浓度为2.0％的聚乙烯亚胺水溶液中浸泡老化12h后取出，浸泡在EDC/NHS混合溶液(EDC与NHS的质量比为2.0∶1)中反应24h，得到纳米纤维素水凝胶；将水凝胶用等质量比的去离子水冲洗2次，然后加入等质量比的去离子水在10000rpm的机械剪切速率
下处理3min后，得到纳米纤维素微凝胶，其中聚乙烯亚胺分子量为10kDa；
[0024](2)制备Pickering乳液：向步骤(1)制得的纳米纤维素微凝胶中逐滴加入正己烷，边滴加边3000rpm搅拌混合均匀，得到Pickering乳液；其中纳米纤维素微凝胶与正己烷的用量按重量份配比为20份∶80份；
[0025](3)制备乳液凝胶：向步骤(2)制得的Pickering乳液中滴加醛基纳米纤维素水分散液，搅拌混合均匀本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微凝胶增强纳米纤维素基多孔材料的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：(1)制备纳米纤维素微凝胶：将纳米纤维素分散在去离子水中，制备质量浓度为1.0％～3.0％的纳米纤维素水分散液；在纳米纤维素水分散液上方按等体积比逐滴加入质量浓度为2.0％的聚乙烯亚胺水溶液，常温静置24h得到凝胶基体；将凝胶基体转移到质量浓度为2.0％的聚乙烯亚胺水溶液中浸泡老化12h后取出，浸泡在EDC/NHS混合溶液中反应24h，得到纳米纤维素水凝胶；再将水凝胶用等质量比的去离子水冲洗2次，然后加入等质量比的去离子水在10000rpm的机械剪切速率下处理3min后，得到纳米纤维素微凝胶；(2)制备Pickering乳液：向步骤(1)制得的纳米纤维素微凝胶中逐滴加入正己烷，边滴加边以3000rpm搅拌混合均匀，得到Pickering乳液；其中纳米纤维素微凝胶与正己烷的用量按重量份配比为10～30份:70～90份；(3)制备乳液凝胶：向步骤(2)制得的Pickering乳液中滴加质量浓度为1.0％～3.0％的醛基纳米纤维素水分散液，搅拌混合均匀，...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁鹏，廖小芳，杨阳，陈羿岐，王志伟，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：
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