CN103820882B - 无机氧化物中空纤维及其制备方法 - Google Patents
无机氧化物中空纤维及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103820882B CN103820882B CN201410081771.8A CN201410081771A CN103820882B CN 103820882 B CN103820882 B CN 103820882B CN 201410081771 A CN201410081771 A CN 201410081771A CN 103820882 B CN103820882 B CN 103820882B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cellulose
- cellulose fibre
- fibre
- solution
- inorganic oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Artificial Filaments (AREA)
Abstract
本发明公开了一种无机氧化物中空纤维及其制备方法。无机氧化物中空纤维的外径为10~100?μm,内径为8~94μm,无机氧化物层厚为1~5?μm。该无机氧化物中空纤维首先通过原位合成的方法制备得到含无机物纤维素纤维;所得的含无机物纤维素纤维经水洗干燥后,在300~1200oC高温处理,利用纤维素纤维在高温下发生热裂解除去纤维素,得到无机氧化物中空纤维。本发明的制备方法以纤维素纤维特殊的热裂解现象为基础,十分简单高效,无需使用其他中空模板,所得的无机氧化物中空纤维比表面积大、尺寸可控,可用于微反应器、催化、吸附、保温材料等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种无机氧化物中空纤维及其制备方法,属于无机材料领域,也属于物理、化学领域。
背景技术
中空纤维是一种发展迅速、可广泛应用于过滤、透析、萃取、微流体等领域中的新型材料。其中,无机氧化物中空纤维因其独特的结构和广泛的应用已成为热点研究领域之一。无机氧化物中空纤维具有力学性能良好、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、稳定性好等特点,在催化、吸附等方面具有应用前景。无机氧化物中空纤维的制备方法主要分为模板法和无模板法。目前模板法应用最为广泛。而传统的中空模板法制备出的中空纤维尺寸一般很大,中国发明专利说明书CN100423819C和CN1895758A中公开了外径达100μm以上的中空纤维。如果要制备出更小尺寸的无机氧化物中空纤维往往需要复杂的制备工艺以及特别定制的仪器设备。因此,研制一种简易的制备工艺将对无机氧化物中空纤维的发展产生巨大影响。
纤维素是地球上最为丰富的生物质资源,它具有可再生、可持续、可降解等特点。将溶解后的纤维素溶液通过成型、凝固后,得到纤维素的膜、丝等产品,可广泛应用于纺织、医疗、过滤、包装等领域。不仅如此,纤维素材料也可以作为无机材料的支架和模板。纤维素在高温下一般会发生热裂解,在纤维内部产生孔结构。当纤维素纤维中含有无机氧化物时,其特殊的热裂解行为则会产生特殊的中空结构。我们利用了含有无机氧化物的纤维素纤维在加热时的这种特殊热裂解行为,制备了无机氧化物的微米级中空纤维。本发明介绍了一种制备微米级(100μm以下)无机氧化物中空纤维的简单方法,在制备过程中不需要任何中空模板,使用范围广、产品尺寸小,非常适合于大规模生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷,提供一种无机氧化物中空纤维材料及其制备方法。
一种无机氧化物中空纤维,外径为10~100μm,内径为8~94μm,无机氧化物层厚为1~5μm;所述的无机氧化物为氧化铜、三氧化二铁、二氧化钛或二氧化硅。
一种制备所述无机氧化物中空纤维的方法,包括以下步骤:将含无机物纤维素纤维用蒸馏水浸泡清洗干净后,在室温下干燥10~30h;然后将其在300~1200oC的马弗炉中灼烧0.5~10h,自然冷却后取出,即得到无机氧化物中空纤维。
所述的含无机物纤维素纤维为含铜纤维素纤维、含铁纤维素纤维、含钛纤维素纤维或含硅纤维素纤维。
所述的含铜纤维素纤维,其制备方法包括以下步骤:将8g棉浆纤维素加入92g新制备的铜氨溶液中,并存放在0~5oC的环境中,待其自然溶解,然后以7200rpm的速率离心脱泡15min。将纤维素溶液加入到湿法纺丝机的储液罐中,并加压使溶液通过喷丝口,喷出的细流在浓度为5wt%的NaOH水溶液中凝固成丝,并通过收集辊收集,纺丝速度为50m/min,得到含铜纤维素纤维。
所述的含铜纤维素纤维,其制备方法包括以下步骤:将20g湿态的纤维素纤维在500mL0.1M的CuSO4溶液中浸泡10h,然后将其转移到500mL10wt%的NaOH溶液中浸泡15min,即得到含铜纤维素纤维。
所述的含铁纤维素纤维,其制备方法包括以下步骤:将20g湿态的纤维素纤维在500mL0.2M的FeSO4溶液中浸泡10h,然后将其转移到500mL10wt%的NaOH溶液中浸泡15min,即得到含铁纤维素纤维。
所述的含钛纤维素纤维,其制备方法包括以下步骤:将20g湿态的纤维素纤维在500mL乙醇中浸泡5h,并需要更换乙醇5次,然后浸泡在0.2M的钛酸乙酯的乙醇溶液中10h,再转移到500mL15wt%的氨水中溶液中浸泡2h,即得到含钛纤维素纤维。
所述的含硅纤维素纤维,其制备方法包括以下步骤:将20g湿态的纤维素纤维在500mL乙醇中浸泡5h,并需要更换乙醇5次,然后浸泡在0.2M的正硅酸乙酯的乙醇溶液中10h,再转移到500mL20wt%的氨水中浸泡2h,即得到含硅纤维素纤维。
所述的纤维素纤维,其制备方法包括以下步骤:将质量百分比为12:8:80的NaOH、尿素和水混合均匀后,预冷至-10oC,再加入纤维素迅速搅拌使其溶解,制备5wt%的纤维素溶液,在离心机中以7200rpm的转速离心脱泡15min;将纤维素溶液加入到湿法纺丝机的储液罐中,并加压使溶液通过喷丝口;喷出的细流在浓度为5wt%的H2SO4水溶液中凝固成丝,并通过收集辊收集,纺丝速度为40m/min,即得到纤维素纤维。
所述的纤维素纤维,其制备方法包括以下步骤:将8g棉浆纤维素加入92g新制备的铜氨溶液中,并存放在0~5oC的环境中,待其自然溶解,然后以7200rpm的速率离心脱泡15min。将纤维素溶液加入到湿法纺丝机的储液罐中,并加压使溶液通过喷丝口,喷出的细流在浓度为5wt%的NaOH水溶液中凝固成丝,并通过收集辊收集,纺丝速度为50m/min,得到含铜纤维素纤维;再经过5wt%的H2SO4水溶液处理,即得到纤维素纤维。
本发明具有以下特点和有益效果:
1.本发明制备的无机氧化物中空纤维具有力学性能良好、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、稳定性好等优点。
2.本发明制备的无机氧化物中空纤维在微反应器、催化、吸附、保温材料等方面具有巨大的应用前景。
附图说明
图1为本发明氧化铜中空纤维的扫描电镜显微图。
图2为本发明三氧化二铁中空纤维的扫描电镜显微图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
按中国专利ZL200410013389.X所述的方法制备纤维素纤维:将质量百分比为12:8:80的NaOH、尿素和水混合均匀后,预冷至-10oC,再加入纤维素迅速搅拌使其溶解,制备5wt%的纤维素溶液,在离心机中以7200rpm的转速离心脱泡15min。将纤维素溶液加入到湿法纺丝机的储液罐中,并加压使溶液通过喷丝口。喷出的细流在浓度为5wt%的H2SO4水溶液中凝固成丝,并通过收集辊收集,纺丝速度为40m/min,即得到纤维素纤维。
将20g湿态的纤维素纤维在500mL0.1M的CuSO4溶液中浸泡10h,然后将其转移到500mL10wt%的NaOH溶液中浸泡15min,使纤维中的Cu2+沉淀,即得到含铜纤维素纤维。
将含铜纤维素纤维用蒸馏水浸泡清洗干净后,在室温下干燥30h,干燥后的含铜纤维素纤维的直径约为120μm;然后在1200oC的马弗炉中灼烧0.5h,自然冷却后取出,即得到氧化铜中空纤维,其外径约为100μm,内径约为94μm,壁厚约为3μm。
实施例2
按照已报道的方法(CN1091144A)制备纤维素铜氨溶液:将8g棉浆纤维素加入92g新制备的铜氨溶液中,并存放在0~5oC的环境中,待其自然溶解,然后以7200rpm的速率离心脱泡15min。将纤维素溶液加入到湿法纺丝机的储液罐中,并加压使溶液通过喷丝口,喷出的细流在浓度为5wt%的NaOH水溶液中凝固成丝,并通过收集辊收集,纺丝速度为50m/min,得到含铜纤维素纤维。
将含铜纤维素纤维用蒸馏水浸泡清洗干净后,在室温下干燥20h,干燥后的含铜纤维素纤维的直径约为25μm;然后在500oC的马弗炉中灼烧3h,自然冷却后取出,即得到氧化铜中空纤维,其外径约为10μm,内径约为8μm,壁厚约为1μm,如图1所示。100克干燥后的含铜纤维素纤维可以得到约22g氧化铜中空纤维。
实施例3
三氧化二铁中空纤维的制备,包括以下步骤:
按照实施例2中的方法制得含铜纤维素纤维,经过5wt%的H2SO4处理,得到纤维素纤维;然后将20g湿态的纤维素纤维在500mLFeSO4溶液(0.2M)中浸泡10h,然后再将其转移到500mLNaOH水溶液(10wt%)中浸泡15min,使纤维中的Fe2+沉淀,得到含铁纤维素纤维。
将含铁纤维素纤维用蒸馏水浸泡清洗干净后,在室温下干燥10h,干燥后的含铁纤维素纤维的直径约为40μm;然后在300oC的马弗炉中灼烧10h,自然冷却后取出,即得到三氧化二铁中空纤维,其外径约为20μm,内径约为14μm,壁厚约为3μm,如图2所示。
实施例4
二氧化钛中空纤维的制备,包括以下步骤:
按照实施例1中的方法制得纤维素纤维,将20g湿态的纤维素纤维在500mL乙醇中浸泡5h,并需要更换乙醇5次,然后浸泡在0.2M的钛酸乙酯的乙醇溶液中10h,再转移到500mL15wt%的氨水中溶液中浸泡2h,即得到含钛纤维素纤维。
将含钛纤维素纤维用蒸馏水浸泡清洗干净后,将在室温下干燥30h,干燥后的含钛纤维素纤维的直径约为50μm;然后在600oC的马弗炉中灼烧0.5h,自然冷却后取出,即得到二氧化钛中空纤维,其外径约30μm,内径约为20μm,壁厚约为5μm。
实施例5
二氧化硅中空纤维的制备,包括以下步骤:
按照实施例1中的方法制得纤维素纤维,将20g湿态的纤维素纤维在500mL乙醇中浸泡5h,并需要更换乙醇5次,以替换出纤维素纤维中的水,然后浸泡在正硅酸乙酯的乙醇溶液(0.2M)中10h,再转移到500mL氨水(20wt%)中浸泡2h,得到含硅纤维素纤维。
将含硅纤维素纤维用乙醇、蒸馏水浸泡清洗干净后,将在室温下干燥30h,干燥后的含硅纤维素纤维的直径约为40μm;然后在800oC的马弗炉中灼烧2h,自然冷却后取出,即得到二氧化硅中空纤维,其外径约为10μm,内径约为8μm,壁厚约为1μm。
Claims (2)
1.一种无机氧化物中空纤维,其特征在于,外径为10~100μm,内径为8~94μm,无机氧化物层厚为1~5μm;所述的无机氧化物为氧化铜、三氧化二铁、二氧化钛或二氧化硅。
2.一种权利要求1所述的无机氧化物中空纤维的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:将含无机物纤维素纤维用蒸馏水浸泡清洗干净后,在室温下干燥10~30h;然后将其在300~1200℃的马弗炉中灼烧0.5~10h,自然冷却后取出,即得到无机氧化物中空纤维;
所述的含无机物纤维素纤维为含铜纤维素纤维、含铁纤维素纤维、含钛纤维素纤维或含硅纤维素纤维;
所述的含铜纤维素纤维,其制备方法包括以下步骤:将8g棉浆纤维素加入92g新制备的铜氨溶液中,并存放在0~5℃的环境中,待其自然溶解,然后以7200rpm的速率离心脱泡15min;将纤维素溶液加入到湿法纺丝机的储液罐中,并加压使溶液通过喷丝口,喷出的细流在浓度为5wt%的NaOH水溶液中凝固成丝,并通过收集辊收集,纺丝速度为50m/min,得到含铜纤维素纤维;或包括以下步骤:将20g湿态的纤维素纤维在500mL0.1M的CuSO4溶液中浸泡10h,然后将其转移到500mL10wt%的NaOH溶液中浸泡15min,即得到含铜纤维素纤维;
所述的含铁纤维素纤维,其制备方法包括以下步骤:将20g湿态的纤维素纤维在500mL0.2M的FeSO4溶液中浸泡10h,然后将其转移到500mL10wt%的NaOH溶液中浸泡15min,即得到含铁纤维素纤维;
所述的含钛纤维素纤维,其制备方法包括以下步骤:将20g湿态的纤维素纤维在500mL乙醇中浸泡5h,并需要更换乙醇5次,然后浸泡在0.2M的钛酸乙酯的乙醇溶液中10h,再转移到500mL15wt%的氨水中溶液中浸泡2h,即得到含钛纤维素纤维;
所述的含硅纤维素纤维,其制备方法包括以下步骤:将20g湿态的纤维素纤维在500mL乙醇中浸泡5h,并需要更换乙醇5次,然后浸泡在0.2M的正硅酸乙酯的乙醇溶液中10h,再转移到500mL20wt%的氨水中浸泡2h,即得到含硅纤维素纤维;
所述的纤维素纤维,其制备方法包括以下步骤:将8g棉浆纤维素加入92g新制备的铜氨溶液中,并存放在0~5℃的环境中,待其自然溶解,然后以7200rpm的速率离心脱泡15min;将纤维素溶液加入到湿法纺丝机的储液罐中,并加压使溶液通过喷丝口,喷出的细流在浓度为5wt%的NaOH水溶液中凝固成丝,并通过收集辊收集,纺丝速度为50m/min,得到含铜纤维素纤维;经过5wt%的H2SO4水溶液处理,即得到纤维素纤维。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410081771.8A CN103820882B (zh) | 2014-03-07 | 2014-03-07 | 无机氧化物中空纤维及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410081771.8A CN103820882B (zh) | 2014-03-07 | 2014-03-07 | 无机氧化物中空纤维及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103820882A CN103820882A (zh) | 2014-05-28 |
CN103820882B true CN103820882B (zh) | 2015-12-30 |
Family
ID=50756160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410081771.8A Active CN103820882B (zh) | 2014-03-07 | 2014-03-07 | 无机氧化物中空纤维及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103820882B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106048781B (zh) * | 2016-06-13 | 2018-03-20 | 东南大学 | 一种二氧化钛中空纤维材料的制备方法 |
CN106966636A (zh) * | 2017-05-14 | 2017-07-21 | 陈毅忠 | 一种人行道路面铺装专用微孔透水材料的制备方法 |
CN111620430B (zh) * | 2020-06-04 | 2021-08-31 | 浙江大学 | 基于金属薄膜催化的中空纤维膜反应器及制造方法和应用 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5988917A (ja) * | 1982-11-11 | 1984-05-23 | Mitsubishi Keikinzoku Kogyo Kk | 耐火性アルミナ繊維 |
CN100423820C (zh) * | 2006-06-23 | 2008-10-08 | 武汉大学 | 无机氧化物中空纤维及其合成方法和用途 |
CN101058942A (zh) * | 2007-06-08 | 2007-10-24 | 武汉大学 | 一种制备磁性纳米复合纤维的方法 |
CN101143733A (zh) * | 2007-08-28 | 2008-03-19 | 武汉大学 | 一种磁性氧化铁纳米粒子的制备方法 |
KR101185490B1 (ko) * | 2009-12-31 | 2012-10-02 | 한국에너지기술연구원 | 무기질 중공사 및 그 제조 방법 |
-
2014
- 2014-03-07 CN CN201410081771.8A patent/CN103820882B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103820882A (zh) | 2014-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102011202B (zh) | 纤维丝束纺丝用水洗及热牵伸装置 | |
CN103820882B (zh) | 无机氧化物中空纤维及其制备方法 | |
CN103147355B (zh) | 一种生物质纳米纤维导电纸的制备方法 | |
CN103112830B (zh) | 一种以生物质纳米纤丝化纤维素为模板制备无机氧化物气凝胶的方法 | |
CN102634869B (zh) | 一种高强度导电石墨烯纤维的干纺制备方法 | |
CN102966002B (zh) | 一种纳米纤维晶须纸张增强剂在造纸法制备烟草薄片涂料的应用 | |
CN105597720B (zh) | 一种具有光催化性能的连续SiO2/TiO2气凝胶纤维的制备方法 | |
CN105480975A (zh) | 一种以汉麻秆为碳源制备高比表面积多孔碳的方法 | |
CN103132313B (zh) | 填充型棉纤维及其制备方法 | |
CN103541279A (zh) | 一种高容尘量玻璃纤维空气过滤纸及生产工艺 | |
CN105586799A (zh) | 一种从棉秆皮中提取纳米纤维素微纤的方法 | |
CN107419574A (zh) | 一种利用油茶果壳制备纤维素纳米晶须的方法 | |
CN105442298A (zh) | 一种超声辅助非织造布纤维表面膨化负载纳米氧化锌的制备方法 | |
CN106608622A (zh) | 一种微波制备汉麻秆基活性炭的方法 | |
CN105648816A (zh) | 一种植物纤维素纳米晶须的提取方法 | |
CN105332286A (zh) | 一种提高牛角瓜纤维弹性模量的方法 | |
CN104927097A (zh) | 一种微波水热法制备纳米二氧化钛/壳聚糖复合材料的方法 | |
CN109232993A (zh) | 一种纤维素/微米纤维素长丝多孔小球的制备方法 | |
CN103174053A (zh) | 一种芳纶1414纸基材料的生产方法 | |
CN104964541A (zh) | 一种黏胶基毡的快速干燥方法 | |
CN106192040A (zh) | 一种高长径比纤维素纳米纤维的制备方法 | |
CN202116699U (zh) | 纤维丝束纺丝用水洗及热牵伸装置 | |
CN104373761A (zh) | 一种浸泡离心棉制作真空绝热板的方法 | |
CN105622766A (zh) | 一种纳米微晶纤维素的制备方法 | |
CN204923762U (zh) | 一种纺织用烘干器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |