CN107226923A - 一种改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料的制备方法，先将石墨烯使用氨水与十六烷基三甲基溴化铵进行处理改性，之后将纳米纤维素加入尿素与烷基酚聚氧乙烯醚进行表面活化后超声分散制成溶液，加入前驱液，利用静电吸附法制备纳米纤维素‑二氧化硅杂化材料，之后加入处理改性后的石墨烯进行反应，去除十六烷基三甲基溴化铵后冻干制成，本发明制备工艺简单，成本低廉、且可以避免原料石墨烯进行团聚，产品机械性能优良。

Description

一种改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料的制备方法
技术领域
本发明涉及温敏材料技术领域，具体涉及一种改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料的制备方法。
背景技术
在过去的十多年，多孔纳米材料在药物制剂方面的发展引起了许多科研人员的兴趣。由于纤维素的生物相容性以及易降解，将纳米纤维素应用于药剂学、纳米药物、生物技术等方面也逐渐成为热点。由于纳米纤维素的制备方法、表面修饰以及来源的不同，产生了多种不同类型的纳米纤维素，其中棒状-纳米纤维素颗粒被称作纤维素纳米纤丝或者纳米晶体。纳米纤维素主要是以水凝胶或者含水量很高的悬浮液的形式存在，固体的多孔纳米纤维素气凝胶可以通过冷冻干燥或者超临界干燥得到。将介孔材料与纤维素结合得到的复合材料也成为许多研究者的热点，首先，纤维素无毒无害，二氧化硅具有高熔点、无毒、高稳定性等特殊性质，将两者结合作为药物的辅料是具有一定的可行性。
张净《纤维素基杂化材料的制备及其温敏性能研究》一文中通过浓硫酸预处理法得到纳米纤维素悬浮液，利用静电吸附法制备出了高比表面积的纳米纤维素-二氧化硅杂化材料，并利用原子转移自由基反应制备出了具有温敏效应的纳米纤维素温敏材料，对样品的缓释性能进行探究，证实了纳米纤维素温敏材料具有良好的缓释性能，但是在某些机械性能如韧性较差，这使这些温敏材料的应用受到很大限制。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料的制备方法，制备工艺简单，且可以避免原料石墨烯进行团聚，产品机械性能优良。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将20-30重量份的石墨烯溶于100-200重量份无水乙醇中，快速磁力搅拌下滴加2-5重量份氨水，加完后持续搅拌，将1-2重量份十六烷基三甲基溴化铵先溶解在无水乙醇后，在快速搅拌下滴加溶液，保持60-80℃，磁力搅拌2-5小时，待用；
（2）将0.5-1重量份纳米纤维素依次加入100-150重量份水，0.5-1.5重量份烷基酚聚氧乙烯醚，2-10重量份尿素，低温超声分散后，磁力搅拌1-12小时后，20-30℃，放置2-3天，待用；
（3）将步骤（2）所得溶液水浴加热35-55℃，边搅拌边加入1-2重量份前驱液，保持温度加热40-60分钟后，加入步骤（1）所得物，保持温度，高速搅拌，继续反应10-12小时，去除十六烷基三甲基溴化铵，离心后依次用蒸馏水，乙醇洗涤3-4次后进行冻干既得所述改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料。
步骤（2）所述的低温超声分散为在冰水浴中处理5-10分钟后，超声分散，超声频率为40-80KHz，每次保持5分钟，间隔1分钟，重复5-6次。
所述的前驱液正硅酸甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸异丙酯和正硅酸丁酯中的一种或几种的组合。
所述的去除十六烷基三甲基溴化铵，以乙酸钠的无水乙醇溶液为萃取剂，进行萃取去除十六烷基三甲基溴化铵。
所述的冻干为置冻干机内，冷冻至-10--20℃，抽真空至干燥室压力30-40Pa，加热40-50℃，直到物料中的冰全部升华。
本发明的优点是：
本发明先将石墨烯使用氨水与十六烷基三甲基溴化铵进行处理改性，之后将纳米纤维素加入尿素与烷基酚聚氧乙烯醚进行表面活化后超声分散制成溶液，加入前驱液，利用静电吸附法制备纳米纤维素-二氧化硅杂化材料，之后加入处理改性后的石墨烯进行反应，去除十六烷基三甲基溴化铵后冻干制成，石墨烯经过改性处理后表面吸附性提高，也大幅度减少石墨烯的团聚的作用，纤维素经过尿素处理后可表面接枝胺基，提高纤维素的温敏感应，之后混合反应时石墨烯可吸附尿素，采用去除模板剂的方法制成介孔石墨烯，本发明制备工艺简单，成本低廉、且可以避免原料石墨烯进行团聚，产品机械性能优良。
具体实施方式
一种改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将25重量份的石墨烯溶于150重量份无水乙醇中，快速磁力搅拌下滴加4重量份氨水，加完后持续搅拌，将1.5重量份十六烷基三甲基溴化铵先溶解在无水乙醇后，在快速搅拌下滴加溶液，保持70℃，磁力搅拌3.5小时，待用；
（2）将0.8重量份纳米纤维素依次加入120重量份水，1重量份烷基酚聚氧乙烯醚，6重量份尿素，低温超声分散后，磁力搅拌5小时后，25℃，放置2天，待用；
（3）将步骤（2）所得溶液水浴加热45℃，边搅拌边加入1.5重量份前驱液，保持温度加热50分钟后，加入步骤（1）所得物，保持温度，高速搅拌，继续反应12小时，去除十六烷基三甲基溴化铵，离心后依次用蒸馏水，乙醇洗涤3次后进行冻干既得所述改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料。
步骤（2）所述的低温超声分散为在冰水浴中处理8分钟后，超声分散，超声频率为60KHz，每次保持5分钟，间隔1分钟，重复5次。
所述的前驱液正硅酸甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸异丙酯和正硅酸丁酯中的一种或几种的组合。
所述的去除十六烷基三甲基溴化铵，以乙酸钠的无水乙醇溶液为萃取剂，进行萃取去除十六烷基三甲基溴化铵。
所述的冻干为置冻干机内，冷冻至-15℃，抽真空至干燥室压力35Pa，加热45℃，直到物料中的冰全部升华。

Claims (5)

1.一种改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将20-30重量份的石墨烯溶于100-200重量份无水乙醇中，快速磁力搅拌下滴加2-5重量份氨水，加完后持续搅拌，将1-2重量份十六烷基三甲基溴化铵先溶解在无水乙醇后，在快速搅拌下滴加溶液，保持60-80℃，磁力搅拌2-5小时，待用；
（2）将0.5-1重量份纳米纤维素依次加入100-150重量份水，0.5-1.5重量份烷基酚聚氧乙烯醚，2-10重量份尿素，低温超声分散后，磁力搅拌1-12小时后，20-30℃，放置2-3天，待用；
（3）将步骤（2）所得溶液水浴加热35-55℃，边搅拌边加入1-2重量份前驱液，保持温度加热40-60分钟后，加入步骤（1）所得物，保持温度，高速搅拌，继续反应10-12小时，去除十六烷基三甲基溴化铵，离心后依次用蒸馏水，乙醇洗涤3-4次后进行冻干既得所述改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料。
2.根据权利要求1一种改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的低温超声分散为在冰水浴中处理5-10分钟后，超声分散，超声频率为40-80KHz，每次保持5分钟，间隔1分钟，重复5-6次。
3.根据权利要求1一种改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料的制备方法，其特征在于，所述的前驱液正硅酸甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸异丙酯和正硅酸丁酯中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1一种改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料的制备方法，其特征在于，所述的去除十六烷基三甲基溴化铵，以乙酸钠的无水乙醇溶液为萃取剂，进行萃取去除十六烷基三甲基溴化铵。
5.根据权利要求1一种改性石墨烯与纳米纤维素复合温敏材料的制备方法，其特征在于，所述的冻干为置冻干机内，冷冻至-10--20℃，抽真空至干燥室压力30-40Pa，加热40-50℃，直到物料中的冰全部升华。
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