CN113480772B - 一种纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶的制备方法 - Google Patents

一种纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113480772B
CN113480772B CN202110704989.4A CN202110704989A CN113480772B CN 113480772 B CN113480772 B CN 113480772B CN 202110704989 A CN202110704989 A CN 202110704989A CN 113480772 B CN113480772 B CN 113480772B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aerogel
chitosan
preparation
nano
aqueous solution
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
Application number
CN202110704989.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113480772A (zh
Inventor
汤松松
马鸣择
周剑
李恒瑞
彭柏霖
金炫利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sun Yat Sen University
Original Assignee
Sun Yat Sen University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sun Yat Sen University filed Critical Sun Yat Sen University
Priority to CN202110704989.4A priority Critical patent/CN113480772B/zh
Publication of CN113480772A publication Critical patent/CN113480772A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113480772B publication Critical patent/CN113480772B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/28—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/09—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids
    • C08J3/091—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids characterised by the chemical constitution of the organic liquid
    • C08J3/096—Nitrogen containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/04—Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/04—Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
    • C08J2201/048—Elimination of a frozen liquid phase
    • C08J2201/0484—Elimination of a frozen liquid phase the liquid phase being aqueous
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2205/00—Foams characterised by their properties
    • C08J2205/02—Foams characterised by their properties the finished foam itself being a gel or a gel being temporarily formed when processing the foamable composition
    • C08J2205/026—Aerogel, i.e. a supercritically dried gel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2301/02—Cellulose; Modified cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2305/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2301/00 or C08J2303/00
    • C08J2305/08—Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2401/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2401/02—Cellulose; Modified cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2405/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2401/00 or C08J2403/00
    • C08J2405/08—Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Colloid Chemistry (AREA)

Abstract

本发明提供一种纳米纤维素‑壳聚糖基室温气凝胶的制备方法，本发明的气凝胶的制备方法在室温下干燥即可获得具有传统气凝胶的空间三维网状的多孔结构的气凝胶。相对于传统气凝胶采用冷冻干燥或超临界CO2干燥的高能源消耗，本发明降低了能源消耗的同时实现了气凝胶大规模连续生产。所制得的气凝胶密度高，致密性好，适于广泛应用于保温和/或隔热材料。

Description

一种纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶的制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶的制备方法。
背景技术
气凝胶是一种通过气体置换凝胶中的液体且不改变凝胶本身三维网状结构的多孔材料，以纳米量级超微颗粒相互聚集进而构成多孔材料。其密度接近于空气，是密度极小的材料，且其具有超高的孔隙率，一般高于99％，具有较高的比表面积。因此气凝胶具有很多独特的性质，如优异的保温隔热性质，使其在保温隔热领域具有很好的商业应用前景。
传统气凝胶的制备过程中，通常采用冷冻干燥技术或超临界CO2干燥技术。传统技术制备气凝胶存在能源消耗过高和无法实现大规模连续生产的问题，因此使其在隔热材料领域的应用受到限制。随着隔热材料领域的发展，人们对隔热材料的要求越来越高，于是相比传统气凝胶的制备工艺，采取能源消耗更低、能实现大规模连续工业生产的气凝胶制备工艺在在这个过程中也就显得愈发重要。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明第一个方面提出一种气凝胶的制备方法，能够在室温下干燥制得气凝胶。
本发明的第二个方面提出了一种上述气凝胶制备方法制得的气凝胶。
本发明的第三个方面提出了一种上述气凝胶的应用。
根据本发明的第一个方面，提出了一种气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
S1：向水溶性壳聚糖和纳米纤维素的混合溶液加入氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉，搅拌分散得到水溶液；
S2：将所述水溶液凝胶化后得到湿凝胶，将所述湿凝胶冷冻、解冻、老化、溶剂置换后室温干燥得到气凝胶。
本发明中，水溶性壳聚糖、纳米纤维素(CNF)和氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉(DMTMM)交联形成网状结构，同时纳米纤维素(CNFs)作为支撑骨架，可在室温下发生交联凝胶化，经过溶剂置换和室温干燥的条件下，最终制得纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶，无需提供无水无氧的反应条件。
在本发明的一些实施方式中，所述水溶性壳聚糖和所述氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉的质量比为(2～1)：(1～2)。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述纳米纤维素与所述水溶性壳聚糖和所述氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉之和的质量比为1：(1～8)。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述水溶液中，所述羧甲基壳聚糖、纳米纤维素和氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉的质量分数之和为0.8％～3.0％。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述气凝胶的制备方法包括：S1：在超声分散作用下，向水溶性壳聚糖和纳米纤维素的混合溶液加入氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉，搅拌分散得到水溶液。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述气凝胶的制备方法还包括：S2中，所述水溶液凝胶化前去除所述水溶液中的气泡。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述水溶性壳聚糖为可以直接溶于水的壳聚糖，可以为羧基化壳聚糖例如羧甲基壳聚糖、羧乙基壳聚糖；壳聚糖盐类例如壳聚糖盐酸盐、壳聚糖季铵盐、壳聚糖乳酸盐、壳聚糖谷氨酸盐；壳聚糖硫酸酯；壳聚糖寡糖；类透明质酸壳聚糖等。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述凝胶化的温度为30℃～60℃；进一步优选的，所述凝胶的时间为1h～5h。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述冷冻的温度为-20℃～0℃；进一步优选的，所述冷冻的时间为12h～24h。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述解冻和所述老化的溶剂为乙醇。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述溶剂置换采用的溶剂为丙酮、石油醚、三氯甲烷中的至少一种；进一步优选的，所述溶剂置换的时间为(20～60)min；更进一步优选的，所述溶剂置换的次数为1～5次。
在本发明的一些更优选的实施方式中，所述室温为0℃～38℃。
根据本发明的第二个方面，提出了一种由上述气凝胶的制备方法制得的气凝胶。
在本发明的一些实施方式中，所述气凝胶的密度为0.01g/cm3～0.1g/cm3。
根据本发明的第三个方面，提出了一种气凝胶在保温和/或隔热材料中的应用，所述气凝胶为上述气凝胶或由上述气凝胶的制备方法制得。
本发明的有益效果为：
1.本发明的技术方案在室温下干燥即可获得具有传统气凝胶的空间三维网状的多孔结构的气凝胶，相对于传统气凝胶采用冷冻干燥或超临界CO2干燥的高能源消耗，本发明降低了能源消耗的同时实现了气凝胶大规模连续生产。
2.优选的，本发明技术方案中，在超声分散作用下，将氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉(DMTMM)加入至水溶性壳聚糖(O-CMC)和纳米纤维素(CNF)的混合溶液，能使得原材料不会过早交联固化，从而可能导致DMTMM不能均匀溶于水中，致使水溶液稳定性受到影响，气凝胶的结构不均匀等。
3.优选的，在水溶液凝胶化前，采用真空装置抽取水溶液中的气泡，能使得所制得的气凝胶具有良好的空间结构及多孔结构，且气凝胶的空间结构更加致密，多孔结构更加均匀。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明实施例1气凝胶的SEM图。
图2为本发明实施例1气凝胶的SEM图。
图3为本发明实施例1气凝胶的SEM图。
图4为本发明实施例1气凝胶的红外光谱图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例制备了一种气凝胶，具体过程为：
S1：取5g质量分数为0.88％的纳米纤维素(CNFs)，加入0.235g的羧甲基壳聚糖(O-CMC)及10.488g的水充分溶解，得水溶液a；
S2：向水溶液a中加入0.117g氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉(DMTMM)，在超声分散的作用下配制成溶质质量分数为2.5％的均匀的悬浮液。其中，所述溶质质量分数为CNFs中溶质、O-CMC与DMTMM的质量占整个悬浮液质量的比例；
S3：在温度为30～60℃下静置1～2h，得到均匀不流动的湿凝胶；
S4：将所得到的湿凝胶置于-18℃下静置12～24h，得到冷冻的湿凝胶；
S5：将冷冻的湿凝胶浸泡于乙醇中解冻、老化，将解冻、老化后的凝胶浸泡于丙酮之中，浸泡30min，重复3次，得纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶。
实施例2
本实施例制备了一种气凝胶，具体过程为：
S1：取3g质量分数为0.88％的纳米纤维素(CNFs)，加入0.141g的羧甲基壳聚糖(O-CMC)及12.63g的水充分溶解，得水溶液a；
S2：向水溶液a中加入0.0702g氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉(DMTMM)，在超声分散的作用下配制成溶质质量分数为1.5％的均匀的水溶液。其中，所述溶质质量分数为CNFs中溶质、O-CMC与DMTMM的质量占整个悬浮液质量的比例；
S3：在温度为30～60℃下静置1～2h，得到均匀不流动的湿凝胶；
S4：将所得到的湿凝胶置于-18℃下静置12～24h，得到冷冻的湿凝胶；
S5：将冷冻的湿凝胶浸泡于乙醇中解冻、老化。将解冻、老化后的湿凝胶浸泡于丙酮之中，浸泡30min，重复3次，得纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶。
实施例3
本实施例制备了一种气凝胶，具体过程为：
S1：取10g质量分数为0.88％的纳米纤维素(CNFs)，加入0.044g的羧甲基壳聚糖(O-CMC)及1.65g的水充分溶解，得水溶液a；
S2：向水溶液a中加入0.044g氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉(DMTMM)，在超声分散的作用下配制成溶质质量分数为1.5％的均匀的悬浮液。其中，所述溶质质量分数为CNFs中溶质、O-CMC与DMTMM的质量占整个悬浮液质量的比例；
S3：在温度为30～60℃下静置1～2h，得到均匀不流动的湿凝胶；
S4：将所得到的湿凝胶置于-18℃下静置12～24h，得到冷冻的湿凝胶；
S5：将冷冻的凝胶浸泡于乙醇中解冻、老化，将解冻、老化后的凝胶浸泡于丙酮之中，浸泡30min，重复3次，得纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶。
实施例4
本实施例制备了一种气凝胶，具体过程为：
S1：取2g质量分数为0.88％的纳米纤维素(CNFs)，加入0.0704g的羧甲基壳聚糖(O-CMC)及13.70g的水充分溶解，得水溶液a；
S2：向水溶液a中加入0.0704g氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉(DMTMM)，在超声分散的作用下配制成溶质质量分数为1.0％的均匀的悬浮液。其中，所述溶质质量分数为CNFs中溶质、O-CMC与DMTMM的质量占整个悬浮液质量的比例；
S3：在温度为30～60℃下静置1～2h，得到均匀不流动的湿凝胶；
S4：将所得到的湿凝胶置于-18℃下静置12～24h，得到冷冻的湿凝胶；
S5：将冷冻的凝胶浸泡于乙醇中解冻、老化，将解冻、老化后的凝胶浸泡于丙酮之中，浸泡30min，重复3次，得纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶。
实施例5
本实施例制备了一种气凝胶，具体过程为：
S1：取3g质量分数为0.88％的纳米纤维素(CNFs)，加入0.1056g的羧甲基壳聚糖(O-CMC)及12.63g的水充分溶解，得水溶液a；
S2：向水溶液a中加入0.1056g氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉(DMTMM)，在超声分散的作用下配制成溶质质量分数为1.5％的均匀的悬浮液。其中，所述溶质质量分数为CNFs中溶质、O-CMC与DMTMM的质量占整个悬浮液质量的比例搅拌分散成均匀的水溶液；
S3：在温度为30～60℃下静置1～2h，得到均匀不流动的湿凝胶；
S4：将所得到的湿凝胶置于-18℃下静置12～24h，得到冷冻的湿凝胶；
S5：将冷冻的凝胶浸泡于乙醇中解冻、老化，将解冻、老化后的凝胶浸泡于丙酮之中，浸泡30min，重复3次，得纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶。
实施例6
本实施例制备了一种气凝胶，具体过程为：
S1：取4g质量分数为0.88％的纳米纤维素(CNFs)，加入0.1408g的羧甲基壳聚糖(O-CMC)及11.56g的水充分溶解，得水溶液a；
S2：向水溶液a中加入0.1408g氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉(DMTMM)在超声分散的作用下配制成溶质质量分数为2.0％的均匀的悬浮液。其中，所述溶质质量分数为CNFs中溶质、O-CMC与DMTMM的质量占整个悬浮液质量的比例；
S3：在温度为30～60℃下静置1～2h，得到均匀不流动的湿凝胶；
S4：将所得到的湿凝胶置于-18℃下静置12～24h，得到冷冻的湿凝胶；
S5：将冷冻的凝胶浸泡于乙醇中解冻、老化，将解冻、老化后的凝胶浸泡于丙酮之中，浸泡30min，重复3次，得纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶。
实施例7
本实施例制备了一种气凝胶，具体过程为：
S1：取5g质量分数为0.88％的纳米纤维素(CNFs)，加入0.176g的羧甲基壳聚糖(O-CMC)及10.48g的水充分溶解，得水溶液a；
S2：向水溶液a中加入0.176g氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉(DMTMM)在超声分散的作用下配制成溶质质量分数为2.5％的均匀的悬浮液。其中，所述溶质质量分数为CNFs中溶质、O-CMC与DMTMM的质量占整个悬浮液质量的比例；
S3：在温度为30～60℃下静置1～2h，得到均匀不流动的湿凝胶；
S4：将所得到的湿凝胶置于-18℃下静置12～24h，得到冷冻的湿凝胶；
S5：将冷冻的凝胶浸泡于乙醇中解冻、老化，将解冻、老化后的凝胶浸泡于丙酮之中，浸泡30min，重复3次，得纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶。
实施例8
本实施例制备了一种气凝胶，具体过程为：
S1：取6g质量分数为0.88％的纳米纤维素(CNFs)，加入0.2112g的羧甲基壳聚糖(O-CMC)及9.412g的水充分溶解，得水溶液a；
S2：向水溶液a中加入0.2112g氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉(DMTMM)在超声分散的作用下配制成溶质质量分数为3.0％的均匀的悬浮液。其中，所述溶质质量分数为CNFs中溶质、O-CMC与DMTMM的质量占整个悬浮液质量的比例；
S3：在温度为30～60℃下静置1～2h，得到均匀不流动的湿凝胶；
S4：将所得到的湿凝胶置于-18℃下静置12～24h，得到冷冻的湿凝胶；
S5：将冷冻的凝胶浸泡于乙醇中解冻、老化，将解冻、老化后的凝胶浸泡于丙酮之中，浸泡30min，重复3次，得纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶。
对比例
本对比例制备了一种气凝胶，具体过程为：
S1：取1g质量分数为0.88％的纳米纤维素(CNFs)，加入0.0352g的羧甲基壳聚糖(O-CMC)及14.77g的水充分溶解，得水溶液a；
S2：向水溶液a中加入0.0352g氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉(DMTMM)，在超声分散的作用下配制成溶质质量分数为0.5％的均匀的悬浮液。其中，所述溶质质量分数为CNFs中溶质、O-CMC与DMTMM的质量占整个悬浮液质量的比例；
S3：在温度为30～60℃下静置1～2h，得到均匀不流动的湿凝胶；
S4：将所得到的湿凝胶置于-18℃下静置12～24h，得到冷冻的湿凝胶；
S5：将冷冻的凝胶浸泡于乙醇中解冻、老化，将解冻、老化后的凝胶浸泡于丙酮之中，浸泡30min，重复3次，得纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶。
试验例
对实施例2制得的纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶进行电镜扫描，结果如图1(×33)、图2(×122)、图3(×480)所示。
从图1～3可看出，本发明制得的气凝胶由片状的组成的3D蜂窝状结构。
对实施例2制得的纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶进行红外光谱测试，结果如图2所示。
从图4可看出，气凝胶同时具有CNFs和O-CMC的特征吸收峰，而DMTMM的红外吸收峰明显不同于气凝胶的吸收峰，说明在溶剂置换的过程中除去了DMTMM。在O-CMC红外光谱中，在1135.65cm-1处具有明显的C-N(Ph-NH2)伸缩振动峰。但气凝胶红外光谱中却没有明显的峰，气凝胶的红外光谱中可观察到酰胺键的特征吸收峰，如酰胺Ⅱ的特征吸收峰分别为1631.30cm-1，酰胺Ⅲ的特征吸收峰分别为1403.35cm-1和1260.87cm-1。
对对比例和实施例5～8制得的气凝胶密度进行测试，结果如表1所示。
表1
溶质质量分数w<sub>t</sub>/％ 密度ρ/g·cm<sup>-3</sup>
0.5 收缩严重
1.0 0.2421
1.5 0.01984
2.0 0.02937
2.5 0.03528
3.0 0.05250
注：所述溶质质量分数为CNFs中溶质、O-CMC与DMTMM的质量占整个悬浮液质量的比例。
从表1可看出，溶质质量分数为0.5％wt时，制备的气凝胶收缩严重，无法形成气凝胶的形态，在溶质质量分数为1.0％wt时，气凝胶的密度为0.2421g·cm-3，已达到气凝胶关于密度的要求，在溶质质量分数为1.5％wt时，气凝胶的密度最低为0.01984g·cm-3，随着质量分数的提高，其密度不断升高。
上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (8)

1.一种气凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：向羧甲基壳聚糖和纳米纤维素的混合溶液加入氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉，搅拌分散得到水溶液；
S2：将所述水溶液凝胶化后得到湿凝胶，将所述湿凝胶冷冻、解冻、老化、溶剂置换后室温干燥得到气凝胶；
所述水溶液中，所述羧甲基壳聚糖、纳米纤维素和氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉的质量分数之和为0.8%~3.0%；
所述室温为0℃~38℃。
2.根据权利要求1所述的气凝胶的制备方法，其特征在于：所述羧甲基壳聚糖和所述氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉的质量比为（2~1）：（1~2）。
3.根据权利要求1所述的气凝胶的制备方法，其特征在于：所述纳米纤维素与所述羧甲基壳聚糖和所述氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉之和的质量比为1：（1~8）。
4.根据权利要求1所述的气凝胶的制备方法，其特征在于：所述气凝胶的制备方法包括：S1：在超声分散作用下，向羧甲基壳聚糖和纳米纤维素的混合溶液加入氯化4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉，搅拌分散得到水溶液。
5.根据权利要求1所述的气凝胶的制备方法，其特征在于：所述气凝胶的制备方法还包括：S2中，所述水溶液凝胶化前去除所述水溶液中的气泡。
6.一种如权利要求1~5任一项所述的气凝胶的制备方法制得的气凝胶。
7.根据权利要求6 所述的气凝胶，其特征在于：所述气凝胶的密度为0.01g/cm3~0.1g/cm3。
8.一种气凝胶在保温和/或隔热材料中的应用，其特征在于：所述气凝胶为权利要求6或7所述的气凝胶或由权利要求1~5任一项所述的气凝胶的制备方法制得。
CN202110704989.4A 2021-06-24 2021-06-24 一种纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶的制备方法 Active CN113480772B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110704989.4A CN113480772B (zh) 2021-06-24 2021-06-24 一种纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110704989.4A CN113480772B (zh) 2021-06-24 2021-06-24 一种纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113480772A CN113480772A (zh) 2021-10-08
CN113480772B true CN113480772B (zh) 2022-05-03

Family

ID=77936129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110704989.4A Active CN113480772B (zh) 2021-06-24 2021-06-24 一种纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113480772B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114106401B (zh) * 2021-12-03 2023-05-02 西南大学 一种多孔壳聚糖膜及其制备方法与应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3023455A1 (en) * 2014-11-21 2016-05-25 Fundacíon Tecnalia Research & Innovation Porous cellulosic materials and process for their preparation
CN105709695B (zh) * 2016-02-07 2018-04-10 刘志勇 一种超疏水纤维素/壳聚糖复合气凝胶油水分离材料的制备方法
CN108359125B (zh) * 2018-01-17 2021-01-05 昆明理工大学 一种基于废报纸改性纤维素气凝胶的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113480772A (zh) 2021-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107556495B (zh) 一种功能性纳米纤维素复合气凝胶的制备方法
WO2022016713A1 (zh) 一种可自愈合气凝胶
CN103285424B (zh) 一种三维纤维基气凝胶组织工程支架及其制备方法
CN107128895A (zh) 一种高强度网络结构纳米载体材料的制备方法
CN113480772B (zh) 一种纳米纤维素-壳聚糖基室温气凝胶的制备方法
CN111518309B (zh) 一种生物质纳米纤维素/聚吡咯复合气凝胶及其制备方法和应用
CN112852003B (zh) 采用竹笋下脚料制备纤维素/海藻酸钠复合气凝胶的方法、产品及应用
CN114377187B (zh) 一种弹性气凝胶及其制备方法
CN111195508A (zh) 一种结构有序壳聚糖/纳米纤维素复合气凝胶及其制备方法
CN112957525B (zh) 一种纳米羟基磷灰石/丝素蛋白/纤维素复合气凝胶及其制备方法
Ding et al. Light weight, mechanically strong and biocompatible α-chitin aerogels from different aqueous alkali hydroxide/urea solutions
CN110483830B (zh) 超轻高弹丝素微纳米纤维气凝胶及其制备方法与应用
Liu et al. Phase assembly-induced transition of three dimensional nanofibril-to sheet-networks in porous cellulose with tunable properties
CN110591141A (zh) 一种全纤维素复合气凝胶及其制备方法
CN114670299B (zh) 一种高强度各向异性气凝胶型木材结构及其制备方法
CN109012613A (zh) 一种高效甲醛吸附纤维素多孔材料及其制备方法
CN114316375A (zh) 一种多级孔结构复合气凝胶及其制备方法
CN112226207B (zh) 一种高稳定性固-固复合相变材料及其制备方法
CN103623719B (zh) 一种在悬浮液中分散碳纳米管的方法
CN112521655A (zh) 一种高强度多层级水凝胶及其制备方法和应用
CN108314000B (zh) 一种高可拉伸全碳气凝胶的制备方法
CN115725111A (zh) 兼具宽带低频吸声和隔热的复合气凝胶及其制备和应用
CN115845144A (zh) 一种壳聚糖-生物活性玻璃复合骨棒与骨板的制备方法
CN110256725B (zh) 一种hec/pva互穿网络气凝胶及其制备方法
CN113292060B (zh) 软模板法制备壳寡糖基原位n掺杂有序介孔碳的制备方法

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