CN109836606A - 一种可控多孔纤维素产品的清洁制造方法 - Google Patents
一种可控多孔纤维素产品的清洁制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109836606A CN109836606A CN201910095925.1A CN201910095925A CN109836606A CN 109836606 A CN109836606 A CN 109836606A CN 201910095925 A CN201910095925 A CN 201910095925A CN 109836606 A CN109836606 A CN 109836606A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cellulose
- salt
- preparing
- controlled pore
- ionic liquid
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
Landscapes
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
本发明提供了一种可控多孔纤维素产品的清洁制造方法。将离子液体与纤维素以及盐混合均匀得到原材料，之后对原材料进行热塑性加工，利用索氏提取和旋蒸回收离子液体和盐并循环利用。本发明通过改变盐的尺寸、含量、形状改变孔径、孔率、孔形，并且只消耗纤维素和能量，即可制得多孔纤维素产品，无废弃物、无污染，实现了清洁制造。
Description
技术领域
本发明属于纤维素材料加工技术领域，特别涉及一种可控多孔纤维素产品的清洁制造方法。
背景技术
化石资源枯竭和白色污染是当前人类急需解决的两个问题，研发环境友好型材料是解决这两个问题的有效途径。而纤维素作为地球上产量最大的天然高分子，取之不尽、用之不竭，纤维素材料可以在解决化石资源枯竭和白色污染问题上发挥重大作用。另外，多孔材料具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等一系列优点。以纤维素为原料，制备多孔纤维素产品是当前纤维素的研究方向之一。
目前，多孔纤维素产品的制备主要有两种方法。一种是将发泡组分加入纤维素溶解体系，在发泡同时促使溶解体系凝胶，干燥后制得多孔纤维素产品，其多孔结构来源于发泡。另一种是首先制备纤维素凝胶，再进行干燥处理，制得多孔纤维素产品,其多孔结构来源于凝胶。这两种方法均较为复杂，无法实现多孔纤维素的孔径、孔率、孔形可控性。
发明内容
有鉴于此，针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种可控多孔纤维素产品的清洁制造方法，该方法只消耗纤维素，即可制得孔径、孔率、孔形可控多孔纤维素产品，且实现纤维素的清洁制造，制备过程原料全部可循序利用，无任何废弃有毒物质产生。
本发明提供了一种可控多孔纤维素产品的清洁制造方法，步骤包括：
S1、准备添加剂：将盐加入离子液体，混合均匀，得到添加剂；
S2、准备材料：将纤维素和步骤S1所得添加剂混合均匀；
S3、热塑性加工：对步骤S2所得材料进行热塑性加工，获得纤维素材料；
S4、添加剂去除：使用溶剂对步骤S3所得纤维素材料进行索氏提取，提取出纤维素材料中的离子液体和盐，获得多孔纤维素产品，提取后的溶剂回收；
S5、旋蒸回收：过滤去除步骤S4回收溶剂中的杂质，旋蒸将溶剂和离子液体、盐分离，得到的纯净溶剂、离子液体和盐用于下一次加工。
上述方法的工艺流程如图1所示。纤维素是一种难于加工的材料，本方法以离子液体作为增塑剂，能够有效降低纤维素的加工难度，使纤维素可以在较为温和的条件下加工成形。盐用于形成孔隙，去除盐后，会在原来盐的位置留下孔隙。通过改变盐的尺寸改变孔径，改变盐的含量改变孔率，改变盐的形状改变孔形，即本方法能够简单方便地制得孔径、孔率、孔形可控的多孔纤维素产品，且制备过程中用到的离子液体、盐以及溶剂能够回收循环利用，无废弃物、无污染，实现了清洁制造，具有良好的应用前景。
在本方法中采用的离子液体应能够溶解、溶胀、分散纤维素，盐应易溶于酸性或碱性水溶液或者乙醇等有机溶剂。在本发明的几个实施例中以微晶纤维素、BmimCl、乙酸钠为例对本方法进行了具体的说明，但纤维素、离子液体以及盐的选取并不局限于这几种。
优选的，步骤S1中，所述离子液体包括BmimCl、AmimCl、EmimAc、CmimCl、EmimCl、HemimCl、BmimOH、AmimOH或HemimOH中的一种；所述盐包括：乙酸锂、乙酸钠、乙酸钾、碳酸钠、碳酸钾、硫酸钙或碳酸钙中的一种；步骤S2中，所述纤维素包括微晶纤维素或纳晶纤维素中的一种。
更加优选的，步骤S1中，所述添加剂中盐的质量分数为1-90％。
进一步优选的，步骤S1中，所述添加剂中盐的质量分数为10％。
更加优选的，步骤S2中，所述纤维素和添加剂的质量比为4:6-20:1。
进一步优选的，步骤S2中，所述纤维素和添加剂的质量比为1:1。
更加优选的，步骤S1和S2中，采用研磨、球磨、搅拌、离心或超声的方式混合均匀。具体的，在本发明的一个实施例中，选用研磨方式将纤维素和离子液体混合均匀，但混匀方式并不局限于这一种。
优选的，步骤S3中，所述热塑性加工为采用开炼机、挤出机、注塑机进行热塑性加工。所述加工温度为20℃～130℃，例如，在本发明的实施例中，热塑性加工温度为60℃。
优选的，步骤S4中，所述溶剂包括：乙醇、乙醚、乙二醇二甲醚、丙酮、氯仿、四氢呋喃、甲苯、四氯化碳、异丙醇、乙二醇、异丙酮或水中的一种或几种。
优选的，步骤S4中，所述索氏提取为一步提取或两步提取；所述一步提取为：采用溶剂对离子液体和盐同时提取；所述两步提取为：先采用溶剂提取离子液体，再采用另一种溶剂提取盐。
在本发明的几个实施例中分别采用了一步提取法和两步提取法。采用两步提取法，先去除离子液体，盐作为骨架，使纤维素不变形，最后得到的孔的形状大小是盐的形状大小，对于孔形控制精准。采用一步法将离子液体和盐一起去除，没有盐作为骨架，最后得到的孔的形状大小与盐的形状大小不完全相同，孔形控制精准度低于两步提取法，但工艺更加简单方便，具体提取方法的选择可以根据实际需求灵活选择。
优选的，步骤S5中，所述旋蒸的温度为20℃～150℃。
相比于现有技术，本发明具有以下优点：
本发明利用离子液体和盐制备多孔纤维素产品，通过控制盐的形状、尺寸，可以控制孔隙的孔径、孔率、孔形。同时进行离子液体、盐和溶剂的回收，使离子液体、盐和溶剂能循环使用。本发明只消耗纤维素和能量，即可制得多孔纤维素产品，无废弃物、无污染，实现了清洁制造，且制备过程较现有方式简单。
附图说明
图1是本发明提供的一种可控多孔纤维素产品的清洁制造方法的工艺流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1
本实施例提供了一种可控多孔纤维素产品的清洁制造方法，以微晶纤维素、BmimCl、乙酸钠为例，采用本发明描述的方法，制造多孔纤维素产品，步骤包括：
(1)准备添加剂：按质量分数10％的比例，将乙酸钠加入BmimCl，研磨均匀，得到添加剂；
(2)准备材料：按微晶纤维素：添加剂为5:5的比例，将添加剂加入纤维素，研磨均匀；
(3)热塑性加工：对准备好的材料加入开炼机，设置开炼机温度60℃，混炼20min，获得纤维素材料；
(4)添加剂去除：先利用乙二醇二甲醚提取出BmimCl，保留乙酸钠和纤维素，以乙酸钠为骨架，使纤维素不变形，再利用乙醇提取出乙酸钠，获得多孔纤维素产品；
(5)过滤：去除溶剂中的杂质；
(6)旋蒸回收：旋蒸温度50℃，将乙二醇二甲醚和BmimCl分离。旋蒸温度45℃，将乙醇和乙酸钠分离，用于下一次加工；
(7)回到步骤(1)。
实施例2
本实施例提供了一种可控多孔纤维素产品的清洁制造方法，以微晶纤维素、BmimCl、乙酸钠为例，采用本发明描述的方法，制造多孔纤维素产品。
步骤包括：
(1)准备添加剂：按质量分数10％的比例，将乙酸钠加入BmimCl，研磨均匀，得到添加剂；
(2)准备材料：按微晶纤维素：添加剂为5:5的比例，将添加剂加入纤维素，研磨均匀；
(3)热塑性加工：对准备好的材料加入开炼机，设置开炼机温度60℃，混炼20min，获得纤维素材料；
(4)添加剂去除：利用乙醇提取出BmimCl和乙酸钠，获得多孔纤维素产品；
(5)过滤：去除溶剂中的杂质；
(6)旋蒸回收：旋蒸温度45℃，将乙醇和BmimCl、乙酸钠分离。
用于下一次加工；
(7)回到步骤(1)。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种可控多孔纤维素产品的清洁制造方法，步骤包括：
S1、准备添加剂：将盐加入离子液体，混合均匀，得到添加剂；
S2、准备材料：将纤维素和步骤S1所得添加剂混合均匀；
S3、热塑性加工：对步骤S2所得材料进行热塑性加工，获得纤维素材料；
S4、添加剂去除：使用溶剂对步骤S3所得纤维素材料进行索氏提取，提取出纤维素材料中的离子液体和盐，获得多孔纤维素产品，提取后的溶剂回收；
S5、旋蒸回收：过滤去除步骤S4回收溶剂中的杂质，旋蒸将溶剂和离子液体、盐分离，得到的纯净溶剂、离子液体和盐用于下一次加工。
2.如权利要求1所述的可控多孔纤维素产品的清洁制造方法，其特征在于：步骤S1中，所述离子液体包括BmimCl、AmimCl、EmimAc、CmimCl、EmimCl、HemimCl、BmimOH、AmimOH或HemimOH中的一种；所述盐包括：乙酸锂、乙酸钠、乙酸钾、碳酸钠、碳酸钾、硫酸钙或碳酸钙中的一种；步骤S2中，所述纤维素包括微晶纤维素或纳晶纤维素中的一种。
3.如权利要求2所述的可控多孔纤维素产品的清洁制造方法，其特征在于：步骤S1中，所述添加剂中盐的质量分数为1-90％。
4.如权利要求2所述的可控多孔纤维素产品的清洁制造方法，其特征在于：步骤S2中，所述纤维素和添加剂的质量比为4:6-20:1。
5.如权利要求2所述的可控多孔纤维素产品的清洁制造方法，其特征在于：步骤S1和S2中，采用研磨、球磨、搅拌、离心或超声的方式混合均匀。
6.如权利要求1所述的可控多孔纤维素产品的清洁制造方法，其特征在于：步骤S3中，所述热塑性加工为采用开炼机、挤出机、注塑机进行热塑性加工。
7.如权利要求1所述的可控多孔纤维素产品的清洁制造方法，其特征在于：步骤S4中，所述溶剂包括：乙醇、乙醚、乙二醇二甲醚、丙酮、氯仿、四氢呋喃、甲苯、四氯化碳、异丙醇、乙二醇、异丙酮或水中的一种或几种。
8.如权利要求1所述的可控多孔纤维素产品的清洁制造方法，其特征在于：步骤S4中，所述索氏提取为一步提取或两步提取；所述一步提取为：采用溶剂对离子液体和盐同时提取；所述两步提取为：先采用溶剂提取离子液体，再采用另一种溶剂提取盐。
9.如权利要求1所述的可控多孔纤维素产品的清洁制造方法，其特征在于：步骤S5中，所述旋蒸的温度为20℃～150℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910095925.1A CN109836606B (zh) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 一种可控多孔纤维素产品的清洁制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910095925.1A CN109836606B (zh) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 一种可控多孔纤维素产品的清洁制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109836606A true CN109836606A (zh) | 2019-06-04 |
| CN109836606B CN109836606B (zh) | 2022-05-20 |
Family
ID=66884369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910095925.1A Active CN109836606B (zh) | 2019-01-31 | 2019-01-31 | 一种可控多孔纤维素产品的清洁制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109836606B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007003336A1 (de) * | 2007-01-17 | 2008-07-24 | Carl Freudenberg Kg | Verfahren zur Herstellung eines Cellulose-Schwammtuches, Cellulose-Schwammtuch und desen Verwendung |
| CN101503866A (zh) * | 2009-03-07 | 2009-08-12 | 山东海龙股份有限公司 | 以离子液体为溶剂的纤维素纤维制备中溶剂的回收方法 |
| CN108797223A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-13 | 华中科技大学 | 一种全纤维素材料的热塑性加工方法 |
-
2019
- 2019-01-31 CN CN201910095925.1A patent/CN109836606B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007003336A1 (de) * | 2007-01-17 | 2008-07-24 | Carl Freudenberg Kg | Verfahren zur Herstellung eines Cellulose-Schwammtuches, Cellulose-Schwammtuch und desen Verwendung |
| CN101503866A (zh) * | 2009-03-07 | 2009-08-12 | 山东海龙股份有限公司 | 以离子液体为溶剂的纤维素纤维制备中溶剂的回收方法 |
| CN108797223A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-13 | 华中科技大学 | 一种全纤维素材料的热塑性加工方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 杨海茹等: ""离子液体法纤维素海绵的制备--成孔剂中的的影响"", 《纤维素科学与技术》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109836606B (zh) | 2022-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103866487B (zh) | 一种纳米微晶纤维素/壳聚糖/聚乙烯醇复合纳米膜的制备方法 | |
| JPS54145379A (en) | Aromatic polysulfone hollow fiber semipermeable membrane | |
| CN102168323A (zh) | 以离子液体为溶剂的壳聚糖、甲壳素功能材料的制备方法 | |
| CN104393339B (zh) | 植物纤维素膜基质凝胶聚合物电解质及其制备方法 | |
| CN107628597B (zh) | 一种利用SiO2包覆法制备具有微孔及介孔结构生物质碳材料的方法 | |
| CN103553847A (zh) | 一种利用制革废弃牛毛制备缓释肥外包膜的方法 | |
| CN105131317B (zh) | 复合水凝胶膜及竹笋下脚料制备该水凝胶膜的方法及应用 | |
| CN106478996A (zh) | 一种以蟹壳为原料制备碳酸钙‑甲壳素复合粉体的方法及其应用 | |
| CN104150461A (zh) | 一种具有多级孔道结构的稻壳基电容炭材料的绿色制备方法 | |
| CN103556255B (zh) | 一种竹炭纤维素纤维及其制备方法 | |
| CN101851002A (zh) | 一种有序介孔氧化铟的合成方法 | |
| CN101695637B (zh) | 一次性聚醚砜微滤膜及其制备方法 | |
| CN104451933B (zh) | 制备含有丝胶蛋白/纳米碳的纳米纤维材料的方法 | |
| CN106084259A (zh) | 一种纤维素水凝胶的制备方法 | |
| CN109836606A (zh) | 一种可控多孔纤维素产品的清洁制造方法 | |
| CN105233703A (zh) | 一种高通量纤维素微滤膜的制备方法 | |
| CN103521092A (zh) | 一种制备含氟聚合物微孔膜的环境友好型的工艺方法 | |
| CN107369802B (zh) | 一种纤维素涂布锂离子电池隔膜及其制备方法 | |
| CN108625174B (zh) | 一种仿生超细纤维合成革的生产方法 | |
| CN110217789B (zh) | 一种皮革基电容炭材料及其制备方法和应用 | |
| CN107936551A (zh) | 一种基于竹木半纤维素/γ‑聚谷氨酸的复合膜及其制备方法和应用 | |
| CN106006775B (zh) | 一种橡胶加工专用的污水处理剂及其制备方法 | |
| CN108976303B (zh) | 一种固体酸催化砂磨制备纤维素纳米微晶的方法 | |
| CN110684231B (zh) | 一种柔性羊毛角蛋白纤维气凝胶及其制备方法 | |
| CN102074363A (zh) | 一种用于超级电容器的共聚阴离子隔膜及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |