CN111759011A - 储液多孔体 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了储液多孔体，通过多巴胺的粘附性和反应活性，将四氧化三铁纳米粒子固定在天然纤维素表面而形成，同时加入十八胺，使得在天然纤维素表面形成疏水的烷基链，达到高疏水的目的，本申请采用富含天然纤维素的棉、麻等原料进行天然纤维素的提取，配合多巴胺对天然纤维素进行改性，利用多巴胺的粘附性和反应活性，将四氧化三铁纳米粒子固定在天然纤维素表面，随之加入具有疏水亲油性能的十八胺，从而形成疏水的烷基链，达到高疏水的目的，而天然纤维素的特殊结构和多巴胺的特性能对烟油等成分进行吸收和固定，同时配合四氧化三铁纳米粒子，更进一步提高了吸附性能。
Description
技术领域
本发明涉及新材料，尤其涉及一种应用雾化器内用于对烟油的吸附、存储和释放的储液多孔体。
背景技术
电子雾化器是一种将电子烟液经雾化器雾化向呼吸系统传送烟碱及其他物质的产品。电子烟的储油棉是电子烟中储存烟油的部分, 对电子烟中的烟油量、稳定性和口感均有重要影响。目前市场上的电子烟产品所采用的储油棉材料主要为聚酯 (PET) 类 (及与聚乳酸的共聚物) 和棉花两大类。电子雾化器中的储油棉需要对烟油具有良好的吸附与解吸附性能，在不改变所用基材的情况下, 为提高现有雾化器储油棉的性能, 采用化学改性或修饰对其改性是主要的途径。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种储液多孔体，对棉麻类或者蚕丝类这种富含天然纤维素进行提取和改性，使得其对烟油有着更好的吸附和解吸附的性能，从而更适合作为电子雾化器内的储油棉使用。
为实现上述目的，本发明提供一种储液多孔体，通过多巴胺的粘附性和反应活性，将四氧化三铁纳米粒子固定在天然纤维素表面而形成，同时加入十八胺，使得在天然纤维素表面形成疏水的烷基链，达到高疏水的目的，方法步骤如下：
S1:对天然纤维素进行预处理；
S2:将处理过后的天然纤维素和多巴胺进行混合处理，得到改性纤维素；
S3：对四氧化三铁纳米粒子进行合成，并将合成的纳米粒子放入改性纤维素中混合，得到混合物
S4:向混合物中加入十八胺，再次进行混合，反应结束后洗涤烘干，得到储液多孔体。
作为优选，所述天然纤维素为富含纤维素的原材料材料加工获得，原材料包括棉花、麻类、蚕丝、椰糠中的一种或多种。
作为优选，在步骤S1中，将原材料进行切割处理，采用搅拌切割器进行切割粉碎，然后进行轻微碾磨，然后加入过氧化氢溶液进行漂白，升温蒸煮一段时间，待颜色完全褪去后进行清洗过滤，然后过筛烘干至恒重，得到天然纤维素。
作为优选，在步骤S2中，首先将盐酸多巴胺溶解于蒸馏水中，然后利用三（羟甲基）氨基甲烷作为缓冲液调节PH为8.5，得到多巴胺溶液。
作为优选，在步骤S2中，将天然纤维素加入到多巴胺溶液中，在室温调节下进行反应，得到的产物用蒸馏水清洗3-5次后，放入60摄氏度的干燥箱中进行干燥，得到多巴胺改性天然纤维素；进行反应的时间不少于20个小时。
作为优选，在步骤S3中，通过水热法合成四氧化三铁纳米粒子，具体步骤为称取一定量的氯化铁，将其与甲醛以及二胺溶解在去离子水中，磁力搅拌一段时间后，将其转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中进行加热，待反应结束且冷却至室温后，通过磁力收集四氧化三铁纳米粒子，然后再用乙醇和蒸馏水连续循环洗涤，进行干燥后得到四氧化三铁纳米粒子。
作为优选，在步骤S3中，将四氧化三铁纳米粒子加入到多巴胺改性天然纤维素中，同时加入三（羟甲基）氨基甲烷缓冲液，经过超声分散后在磁力搅拌器上搅拌，将产物收集，得到初级产物。
作为优选，在步骤S4中，用无水乙醇将十八胺进行溶解，加入初级产物后，在室温条件下在磁力搅拌器上进行反应，反应时间不低于20个小时，磁力收集反应后的产物，用乙醇溶液洗涤数次，然后低温进行烘干，得到最终产物，即储液多孔体。
本发明的有益效果是：本发明采用富含天然纤维素的棉、麻等原料进行天然纤维素的提取，配合多巴胺对天然纤维素进行改性，利用多巴胺的粘附性和反应活性，将四氧化三铁纳米粒子固定在天然纤维素表面，随之加入具有疏水亲油性能的十八胺，从而形成疏水的烷基链，达到高疏水的目的，而天然纤维素的特殊结构和多巴胺的特性能对烟油等成分进行吸收和固定，同时配合四氧化三铁纳米粒子，更进一步提高了吸附性能，不仅能吸附水，更能吸附烟油，从而满足不同的使用需求。
附图说明
图1为本发明的步骤流程图；
图2为多巴胺交联原理图；
图3为合成路线原理图。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
请参阅图1和图2，本申请公开了一种储液多孔体，通过多巴胺的粘附性和反应活性，将四氧化三铁纳米粒子固定在天然纤维素表面而形成，同时加入十八胺，使得在天然纤维素表面形成疏水的烷基链，达到高疏水的目的，方法步骤如下：S1:对天然纤维素进行预处理；S2:将处理过后的天然纤维素和多巴胺进行混合处理，得到改性纤维素；S3：对四氧化三铁纳米粒子进行合成，并将合成的纳米粒子放入改性纤维素中混合，得到混合物；S4:向混合物中加入十八胺，再次进行混合，反应结束后洗涤烘干，得到储液多孔体。天然纤维素为富含纤维素的原材料材料加工获得，原材料包括棉花、麻类、蚕丝、椰糠中的一种或多种。以椰糠的纤维粉末（CPD）为例，将处理好的CPD加入含有多巴胺和四氧化三铁纳米粒子的三（羟甲基）氨基甲烷缓冲溶液中，由于是碱性环境，多巴胺会先发生聚合，生成聚多巴胺（PDA），然后四氧化三铁纳米粒子被粘附在CPD表面，使得CPD表面变得粗糙，具有更大的表面积，从而吸油效果更强，此外四氧化三铁纳米粒子还具有一定的磁性，从而使得整个多孔体固定在电子雾化器的烟油腔内。
更为具体的是，在步骤S1中，将原材料进行切割处理，采用搅拌切割器进行切割粉碎，然后进行轻微碾磨，然后加入过氧化氢溶液进行漂白，升温蒸煮一段时间，待颜色完全褪去后进行清洗过滤，然后过筛烘干至恒重，得到天然纤维素。在本实施例中，通过打磨剪切，使得棉织物中的纤维束分丝帚化，孔隙度增大，能有效改变纤维形貌，降低天然纤维的粒径，增加其比表面积，一方面更容易进行漂白，另一方面增大了纤维素之间的空隙，升温蒸煮，使得纤维内的水分和空气逸出，形成空隙，此外纤维素和半纤维素中的羟基间脱水缩合，形成三维网状结构，从而形成多层式结构，吸油性能得到提高；最后过40目筛，进一步筛选出粒径更小的产物。
首先将盐酸多巴胺溶解于蒸馏水中，然后利用三（羟甲基）氨基甲烷作为缓冲液调节PH为8.5，得到多巴胺溶液，将天然纤维素加入到多巴胺溶液中，在室温调节下进行反应，得到的产物用蒸馏水清洗3-5次后，放入60摄氏度的干燥箱中进行干燥，得到多巴胺改性天然纤维素；进行反应的时间不少于20个小时。通过水热法合成四氧化三铁纳米粒子，具体步骤为称取一定量的氯化铁，将其与甲醛以及二胺溶解在去离子水中，磁力搅拌一段时间后，将其转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中进行加热，待反应结束且冷却至室温后，通过磁力收集四氧化三铁纳米粒子，然后再用乙醇和蒸馏水连续循环洗涤，进行干燥后得到四氧化三铁纳米粒子；将四氧化三铁纳米粒子加入到多巴胺改性天然纤维素中，同时加入三（羟甲基）氨基甲烷缓冲液，经过超声分散后在磁力搅拌器上搅拌，将产物收集，得到初级产物。更为具体的是，将盐酸多巴胺溶于蒸馏水，将其配制成2mg/ml的溶液，采用三(羟甲基)氨基甲烷调节溶液pH为8.5，得到多巴胺溶液；取处理后的天然纤维素体按照1：10的质量比放入多巴胺溶液中在室温下进行反应24小时，然后取出用蒸馏水洗涤、烘干，得到表面吸附有聚多巴胺的天然纤维素，这是因为多巴胺在水溶液状态下发生交联, 会在固体表面形成一层强黏附涂层—聚多巴胺。
最后用无水乙醇将十八胺进行溶解，加入初级产物后，在室温条件下在磁力搅拌器上进行反应，反应时间不低于20个小时，磁力收集反应后的产物，用乙醇溶液洗涤数次，然后低温进行烘干，得到最终产物，即储液多孔体。
本发明的优势在于：
1）相较于厂家的棉花直接作为储油棉，本方案提供的多孔体能增大对烟油的吸附量；
2）得到的多孔体具有一定的磁性，还可以作为其他的吸附净化材料，使用范围更广。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种储液多孔体，其特征在于，通过多巴胺的粘附性和反应活性，将四氧化三铁纳米粒子固定在天然纤维素表面而形成，同时加入十八胺，使得在天然纤维素表面形成疏水的烷基链，达到高疏水的目的，方法步骤如下：
S1:对天然纤维素进行预处理；
S2:将处理过后的天然纤维素和多巴胺进行混合处理，得到改性纤维素；
S3：对四氧化三铁纳米粒子进行合成，并将合成的纳米粒子放入改性纤维素中混合，得到混合物；
S4:向混合物中加入十八胺，再次进行混合，反应结束后洗涤烘干，得到储液多孔体。
2.根据权利要求1所述的储液多孔体，其特征在于，所述天然纤维素为为富含纤维素的原材料材料加工获得，原材料包括棉花、麻类、蚕丝、椰糠中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的储液多孔体，其特征在于，在步骤S1中，将原材料进行切割处理，采用搅拌切割器进行切割粉碎，然后进行轻微碾磨，然后加入过氧化氢溶液进行漂白，升温蒸煮一段时间，待颜色完全褪去后进行清洗过滤，然后过筛烘干至恒重，得到天然纤维素。
4.根据权利要求1所述的储液多孔体，其特征在于，在步骤S2中，首先将盐酸多巴胺溶解于蒸馏水中，然后利用三（羟甲基）氨基甲烷作为缓冲液调节PH为8.5，得到多巴胺溶液。
5.根据权利要求1所述的储液多孔体，其特征在于，在步骤S2中，将天然纤维素加入到多巴胺溶液中，在室温调节下进行反应，得到的产物用蒸馏水清洗3-5次后，放入60摄氏度的干燥箱中进行干燥，得到多巴胺改性天然纤维素；进行反应的时间不少于20个小时。
6.根据权利要求1所述的储液多孔体，其特征在于，在步骤S3中，通过水热法合成四氧化三铁纳米粒子，具体步骤为称取一定量的氯化铁，将其与甲醛以及二胺溶解在去离子水中，磁力搅拌一段时间后，将其转移至聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中进行加热，待反应结束且冷却至室温后，通过磁力收集四氧化三铁纳米粒子，然后再用乙醇和蒸馏水连续循环洗涤，进行干燥后得到四氧化三铁纳米粒子。
7.根据权利要求1所述的储液多孔体，其特征在于，在步骤S3中，将四氧化三铁纳米粒子加入到多巴胺改性天然纤维素中，同时加入三（羟甲基）氨基甲烷缓冲液，经过超声分散后在磁力搅拌器上搅拌，将产物收集，得到初级产物。
8.根据权利要求1所述的储液多孔体，其特征在于，在步骤S4中，用无水乙醇将十八胺进行溶解，加入初级产物后，在室温条件下在磁力搅拌器上进行反应，反应时间不低于20个小时，磁力收集反应后的产物，用乙醇溶液洗涤数次，然后低温进行烘干，得到最终产物，即储液多孔体。
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| CN107446155A (zh) * | 2017-09-17 | 2017-12-08 | 钱景 | 一种纳米四氧化三铁/沙柳/魔芋三维多孔磁性复合材料 |
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2020
- 2020-07-11 CN CN202010665537.5A patent/CN111759011A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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| US20060194008A1 (en) * | 1999-09-22 | 2006-08-31 | Princeton University | Devices with multiple surface functionality |
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