CN114573880B - 一种提高纤维素海绵撕裂强度的方法 - Google Patents

一种提高纤维素海绵撕裂强度的方法 Download PDF

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Abstract

一种提高纤维素海绵撕裂强度的方法，涉及纤维素海绵制备技术领域，利用湿法磺化工艺制备纤维素粘胶液，依次加入阴离子聚合物粉末或高浓溶液和不可溶的金属盐或金属碱或金属的固体粉末，搅拌均匀得到粘胶液混合物；用软水稀释该粘胶液混合物得到低粘度粘胶液，再依次加入增强纤维和芒硝，混合均匀后得到海绵混合物料；将海绵混合物料装入模具后加热固化，成型后离心脱水、清洗得到海绵泡体；海绵泡体经酸液浸泡、脱液、水清洗，再脱液，然后碱液浸泡中和，脱液、烘干即可。本发明的有益效果在于：本发明方法采用+2价或+3价金属盐或金属碱和阴离子聚合物，提升纤维素海绵的拉伸强度同时，可以显著提高纤维素海绵的撕裂强度。

Description

一种提高纤维素海绵撕裂强度的方法
技术领域
本发明涉及纤维素海绵制备技术领域，具体是涉及一种提高纤维素海绵撕裂强度的方法。
背景技术
1913年，科学家利用粘胶流体开发纤维素海绵，并且发现其强吸水性能；1933年，首个纤维素海绵的生产制造的工艺被公开，其主要以粘胶流体、麻纤维和芒硝为原料；1938年，尺寸50cm×50cm×50cm纤维素海绵的生产设备问世，预示着纤维素工业化生产的可行性；1947年，纤维素海绵正式进入工业化生产，拉开该产品工业生产序幕；1950年，增强纤维的预处理方法被提出，以便其与粘胶流体混合均匀，提高纤维素海绵力学性能。
纤维素海绵具有生物可降解性、吸油性、强吸水性和吸水膨胀性，因而可用于民用清洁、洗浴、工业设备清洁和水上工程。但纤维素海绵的力学性能差，不耐摩擦，容易被撕裂，使用性价比较低，因而其应用领域具有局限性。从1950年至今，在国内外学术研究中，分子级别上提高纤维素海绵力学性能的技术专利或文献未被所见，尤其关于撕裂强度。因而，为了进一步推广纤维素海绵的应用领域，其撕裂强度有待于提高。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点，本发明提出了一种提高纤维素海绵的撕裂强度的方法。可以在提升纤维素海绵的拉伸强度同时，显著提高纤维素海绵的撕裂强度。
本发明提供一种提高纤维素海绵的撕裂强度的方法，包括以下步骤：
步骤1，利用湿法磺化工艺制备纤维素含量为18-22%粘胶液，依次加入阴离子聚合物粉末或高浓溶液、不可溶的金属盐或金属碱或金属的固体粉末，搅拌均匀得到粘胶液混合物；
步骤2，将步骤1得到的粘胶液混合物用软水稀释得到低粘度粘胶液，再依次加入增强纤维和芒硝，混合均匀后得到海绵混合物料；
步骤3，将步骤2得到的海绵混合物料装入模具后加热固化成型，成型后离心脱水、清洗得到海绵泡体；
步骤4，将步骤3得到的海绵泡体经酸液浸泡、脱液、水清洗、再脱液，然后用碱液浸泡中和，脱液、烘干即可。
所述的步骤1中，所述的阴离子聚合物加入量为粘胶液中所含纤维素质量的0.60-6.00%。
所述的阴离子聚合物可以为+1价金属的羧甲基纤维素盐、+1价金属的聚丙烯酸盐、+1价金属的聚苯乙烯磺酸盐、可溶性碱性氨基酸聚合物中的一种或两种以上组合。
所述的步骤1中，所述的固体粉末状金属盐或金属碱或金属加入量为粘胶液中所含纤维素质量的0.20-2.00%，且粉末粒径为0.05-15um，且不溶于水或碱液；其必须与酸发生反应生成水可溶性的+2价或+3价的金属盐。
所述的金属盐可以为碱式碳酸镁、碱式碳酸铜、碳酸钙、碳酸钡中的一种或两种以上组合。
所述的金属碱可以为氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化亚铁中的一种或两种以上组合。
所述的金属可以为镁、铁、铜、钙中的一种或两种以上组合。
所述的步骤4中，所述酸液的pH为1-5,浸泡时间为2-10min；所述碱液的pH为8-10，浸泡时间15-30min。
本发明的有益效果在于：本发明方法采用阴离子聚合物在水中络合+2价或+3价金属离子而交联析出，研究发现该析出物用于纤维素海绵的制备可以提升其拉伸性能，同时，可以显著提高纤维素海绵的撕裂强度。
具体实施方式
实施例1，利用湿法磺化工艺制备粘胶液2kg，且其纤维素含量为19.8%；聚丙烯酸钠2.376g混合和2.7kg水混合，搅拌均匀后加入粘胶液中，然后将氢氧化镁固体粉末0.792g加入粘胶液中，氢氧化镁固体粉末粒径为300-500nm，搅拌均匀得到粘胶液混合物；将0.12kg碱处理过的棉纤维17.5kg芒硝颗粒依次加入粘胶液混合物，搅拌均匀得到海绵混合物料；将海绵混合物料注模加热成型、脱模、脱水、清洗得到海绵泡体；将海绵泡体放入20kg的p H=1的70℃酸性水溶液，浸泡6分钟后离心脱液，再用20kg的pH=13碱性水溶浸泡样品，脱液后放入50℃烘箱，直至烘干即可。
取样测试样品密度25.56kg/m³，其水平方向撕裂强度为0.237kN/m，垂直方向的撕裂强度为0.229kN/m。
实施例2，将案例1中的聚丙烯酸钠换成羧甲基纤维素钠，且用量为6.098g；将氢氧化镁换成碱式碳酸铜，且用量为2.903g；其余步骤和配方均不变。
取样测试单位体积的密度24.98kg/m³，其水平方向撕裂强度为0.337kN/m，垂直方向的撕裂强度为0.317kN/m。
实施例3，将案例1中的聚丙烯酸钠换成羧甲基纤维素钠，且用量为9.908g；将氢氧化镁换成金属铁，且用量为3.575g；其余步骤和配方均不变。
取样测试单位体积的密度24.78kg/m³，其水平方向撕裂强度为0.335kN/m，垂直方向的撕裂强度为0.321kN/m。
实施例4，将案例1中的聚丙烯酸钠换成聚苯乙烯磺酸钠，且用量为14.372g；将氢氧化镁换成碳酸钙，且用量5.006g；其余步骤和配方均不变。
取样测试单位体积的密度23.15kg/m³，其水平方向撕裂强度为0.340kN/m，垂直方向的撕裂强度为0.318kN/m。
实施例5，将案例1中的聚丙烯酸钠换成聚苯乙烯磺酸钠和聚丙烯酸钠的混合物，且总为18.916g；将氢氧化镁换成碳酸钙、氢氧化镁的混合物，且用量6.579g；其余步骤和配方均不变。
取样测试单位体积的密度23.65kg/m³，其水平方向撕裂强度为0.310kN/m，垂直方向的撕裂强度为0.297kN/m。
实施例6，将案例1中的聚丙烯酸钠换成聚苯乙烯磺酸钠和聚丙烯酸钠的混合物，且总为23.760g；将氢氧化镁换成碳酸钙、氢氧化镁和碳酸钙的混合物，且用量7.920g；其余步骤和配方均不变。
取样测试单位体积的密度23.93kg/m³，其水平方向撕裂强度为0.327kN/m，垂直方向的撕裂强度为0.301kN/m。
实施例7，除了不加上述所有阴离子聚合物、金属碱或金属盐或金属，其余步骤和配方均不变。
取样测试单位体积的密度24.15kg/m³，其水平方向撕裂强度为0.207kN/m，垂直方向的撕裂强度为0.159kN/m。

Claims (5)

1.一种提高纤维素海绵的撕裂强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，利用湿法磺化工艺制备纤维素含量为18-22%粘胶液，依次加入阴离子聚合物粉末或高浓溶液、不可溶的金属盐或金属碱或金属的固体粉末，搅拌均匀得到粘胶液混合物；
步骤2，将步骤1得到的粘胶液混合物用软水稀释得到低粘度粘胶液，再依次加入增强纤维和芒硝，混合均匀后得到海绵混合物料；
步骤3，将步骤2得到的海绵混合物料装入模具后加热固化成型，成型后离心脱水、清洗得到海绵泡体；
步骤4，将步骤3得到的海绵泡体经酸液浸泡、脱液、水清洗、再脱液，然后用碱液浸泡中和，脱液、烘干即可；
所述的步骤1中，所述的阴离子聚合物加入量为粘胶液中所含纤维素质量的0.60-6.00%；
所述的阴离子聚合物可以为+1价金属的羧甲基纤维素盐、+1价金属的聚丙烯酸盐、+1价金属的聚苯乙烯磺酸盐、可溶性碱性氨基酸聚合物中的一种或两种以上组合；
所述的步骤1中，所述的固体粉末状金属盐或金属碱或金属加入量为粘胶液中所含纤维素质量的0.20-2.00%，且粉末粒径为0.05-15um，且不溶于水或碱液；其必须与酸发生反应生成水可溶性的+2价或+3价的金属盐。
2.根据权利要求1所述的一种提高纤维素海绵的撕裂强度的方法，其特征在于，所述的金属盐可以为碱式碳酸镁、碱式碳酸铜、碳酸钙、碳酸钡中的一种或两种以上组合。
3.根据权利要求2所述的一种提高纤维素海绵的撕裂强度的方法，其特征在于，所述的金属碱可以为氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铜、氢氧化铁、氢氧化亚铁中的一种或两种以上组合。
4.根据权利要求3所述的一种提高纤维素海绵的撕裂强度的方法，其特征在于，所述的金属可以为镁、铁、铜、钙中的一种或两种以上组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种提高纤维素海绵的撕裂强度的方法，其特征在于，所述的步骤4中，所述酸液的pH为1-5,浸泡时间为2-10min；所述碱液的pH为8-10，浸泡时间15-30min。
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