CN107433171A - 一种温敏型介孔碳纳米管复合纤维‑纳米二氧化硅凝胶的制备方法 - Google Patents

一种温敏型介孔碳纳米管复合纤维‑纳米二氧化硅凝胶的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种温敏型介孔碳纳米管复合纤维‑纳米二氧化硅凝胶的制备方法，先将碳纳米管用溴化钠进行氧化后，与十六烷基三甲基溴化铵铵进行处理改性，将改性后的碳纳米管进行煅烧，之后将纤维素使用海藻酸钠溶液进行浸泡后加入烷基酚聚氧乙烯醚与尿素进行改性反应后超声分散制成分散液，加入纳米二氧化硅，利用静电吸附法制备纤维素‑二氧化硅杂化材料，之后加入粘米粉进行交联后加入氯化钙形成凝胶，本发明制备工艺简单，成本低廉，制备出的材料机械性能优良，保水功能加强，可重复利用。

Description

一种温敏型介孔碳纳米管复合纤维-纳米二氧化硅凝胶的制 备方法
技术领域
本发明涉及温敏材料技术领域，具体涉及一种温敏型介孔碳纳米管复合纤维-纳米二氧化硅凝胶的制备方法。
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，提供一种温敏型介孔碳纳米管复合纤维-纳米二氧化硅凝胶的制备方法，制备工艺简单，制备出的材料机械性能优良，保水功能加强，可重复利用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种温敏型介孔碳纳米管复合纤维-纳米二氧化硅凝胶的制备方法，包括以下步骤：
（1）将20-30重量份的碳纳米管加入1-2重量份溴化钠和80-100重量份水混合，加入容器中60-90℃反应2-4小时后，加入1-2重量份十六烷基三甲基溴化铵加热至60-70℃反应2-8小时后，过滤洗涤干燥后，放入马弗炉中煅烧后，待用；
（2）将5-10重量份纤维素依次加入100-150重量份水与5-15重量份海藻酸钠，进行搅拌后静置1-12小时后，加入0.5-1.5重量份烷基酚聚氧乙烯醚与2-5重量份尿素，低温超声分散后，在室温下搅拌1-2小时配制成分散液待用；
（3）将步骤（2）所得溶液水浴加热35-55℃，边搅拌边加入3-6重量份纳米二氧化硅，保持温度加热40-60分钟后，待用；
（4）将步骤（1）所得物加入到步骤（3）所得物，加入2-4重量份粘米粉，保持温度，继续搅拌反应10-12小时，加入1-2重量份氯化钙溶液反应1-2小时至形成粘稠凝胶状产物时停止反应，冷却待凝胶形成后，脱模取出产物，既得所述温敏型介孔碳纳米管复合纤维-纳米二氧化硅凝胶。
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。
所述的纤维为来源为小麦秸秆，玉米秸秆，大豆秸秆，甘蔗渣中的一种或几种。
所述马弗炉中煅烧为放入马弗炉中升温至400-700℃，每保持1-6小时，自然冷却至室温。
步骤（4）所述冷却是在0-10℃水浴中进行静置冷却。
本发明的优点是：
本发明先将碳纳米管用溴化钠进行氧化后，与十六烷基三甲基溴化铵铵进行处理改性，将改性后的碳纳米管进行煅烧，之后将纤维素使用海藻酸钠溶液进行浸泡后加入烷基酚聚氧乙烯醚与尿素进行改性反应后超声分散制成分散液，加入纳米二氧化硅，利用静电吸附法制备纤维素-二氧化硅杂化材料，之后加入粘米粉进行交联后加入氯化钙形成凝胶，碳纳米管氧化后经过改性处理后表面吸附性提高，也大幅度减少了团聚的作用，纤维素使用海藻酸钠溶液浸泡后与烷基酚聚氧乙烯醚、尿素反应后表面接枝胺基，提高纤维素的温敏感应，之后与二氧化硅进行杂化后，海藻酸钠与纤维素与粘米粉互相交联，使得碳纳米管与纳米二氧化硅，纤维素形成稳定结构，凝胶的三维网格具有大小不同的尺寸，采用去焙烧法除模板剂的方法制成介孔碳纳米管，本发明制备工艺简单，成本低廉，制备出的材料机械性能优良，保水功能加强，可重复利用。
具体实施方式
一种温敏型介孔碳纳米管复合纤维-纳米二氧化硅凝胶的制备方法，包括以下步骤：
（1）将25重量份的碳纳米管加入1.5重量份溴化钠和90重量份水混合，加入容器中80℃反应3小时后，加入1.5重量份十六烷基三甲基溴化铵加热至65℃反应6小时后，过滤洗涤干燥后，放入马弗炉中煅烧后，待用；
（2）将8重量份纤维素依次加入130重量份水与10重量份海藻酸钠，进行搅拌后静置8小时后，加入1重量份烷基酚聚氧乙烯醚与3重量份尿素，低温超声分散后，在室温下搅拌1.5小时配制成分散液待用；
（3）将步骤（2）所得溶液水浴加热45℃，边搅拌边加入4重量份纳米二氧化硅，保持温度加热50分钟后，待用；
（4）将步骤（1）所得物加入到步骤（3）所得物，加入3重量份粘米粉，保持温度，继续搅拌反应10小时，加入1.5重量份氯化钙溶液反应1.5小时至形成粘稠凝胶状产物时停止反应，冷却待凝胶形成后，脱模取出产物，既得所述温敏型介孔碳纳米管复合纤维-纳米二氧化硅凝胶。
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50KHz，每次保持5分钟，间隔1分钟，重复5次。
所述的纤维为来源为小麦秸秆，玉米秸秆，大豆秸秆，甘蔗渣中的一种或几种。
所述马弗炉中煅烧为放入马弗炉中升温至500℃，每保持5小时，自然冷却至室温。
步骤（4）所述冷却是在0-10℃水浴中进行静置冷却。

Claims (5)

1.一种温敏型介孔碳纳米管复合纤维-纳米二氧化硅凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将20-30重量份的碳纳米管加入1-2重量份溴化钠和80-100重量份水混合，加入容器中60-90℃反应2-4小时后，加入1-2重量份十六烷基三甲基溴化铵加热至60-70℃反应2-8小时后，过滤洗涤干燥后，放入马弗炉中煅烧后，待用；
（2）将5-10重量份纤维素依次加入100-150重量份水与5-15重量份海藻酸钠，进行搅拌后静置1-12小时后，加入0.5-1.5重量份烷基酚聚氧乙烯醚与2-5重量份尿素，低温超声分散后，在室温下搅拌1-2小时配制成分散液待用；
（3）将步骤（2）所得溶液水浴加热35-55℃，边搅拌边加入3-6重量份纳米二氧化硅，保持温度加热40-60分钟后，待用；
（4）将步骤（1）所得物加入到步骤（3）所得物，加入2-4重量份粘米粉，保持温度，继续搅拌反应10-12小时，加入1-2重量份氯化钙溶液反应1-2小时至形成粘稠凝胶状产物时停止反应，冷却待凝胶形成后，脱模取出产物，既得所述温敏型介孔碳纳米管复合纤维-纳米二氧化硅凝胶。
2.根据权利要求1一种温敏型介孔碳纳米管复合纤维-纳米二氧化硅凝胶的制备方法，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1一种温敏型介孔碳纳米管复合纤维-纳米二氧化硅凝胶的制备方法，其特征在于，所述的纤维为来源为小麦秸秆，玉米秸秆，大豆秸秆，甘蔗渣中的一种或几种。
4.根据权利要求1一种温敏型介孔碳纳米管复合纤维-纳米二氧化硅凝胶的制备方法，其特征在于，所述马弗炉中煅烧为放入马弗炉中升温至400-700℃，每保持1-6小时，自然冷却至室温。
5.根据权利要求1一种温敏型介孔碳纳米管复合纤维-纳米二氧化硅凝胶的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述冷却是在0-10℃水浴中进行静置冷却。
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