一种植物纤维多孔复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明涉及植物纤维发泡复合材料的制备方法，以植物纤维、阴离子表面活性剂和水溶性高分子稳泡剂为原料，主要包括水溶性高分子水溶液稳定剂的配置及混合、植物纤维悬浮液、植物纤维泡沫体的形成和干燥成型工序，其步骤为：将水溶性高分子稳定剂加入到一定量的水中，在一定温度下搅拌溶解，形成质量分数为1%-20%的水溶液。将一定量的植物纤维加入到水溶性高分子稳定剂的水溶液中，常温下机械搅拌，使植物纤维分散均匀形成植物纤维悬浮液。将阴离子表面活性剂加入到植物纤维悬浮液中，高速机械搅拌发泡形成植物纤维发泡体系。将植物纤维发泡体系倒入模具在60-120℃下干燥成型，制备三维网络结构的植物纤维发泡复合材料。发明所需的主要原料植物纤维，来源丰富、价格低廉、可循环再生利用，生产过程不污染环境，产品性能稳定、质轻。
【专利说明】一种植物纤维多孔复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于多孔复合材料制备【技术领域】，具体涉及一直植物纤维多孔复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]植物纤维多孔材料具有多孔结构、比表面积大、吸附性强等优点，纤维多孔材料属于大孔材料，因其价格低廉，密度小，产品性能稳定，并容易加工，而被广泛应用于生理卫生，医疗器械，建筑保温，工业包装等领域。
[0003]植物纤维是自然界最为丰富的天然高分子材料，自然界中每年生长的纤维素(以天然植物纤维的形式存在)总量多达千亿吨，远远超过了地球上现已探明的石油总储量，且天然植物纤维具有密度小、价格低廉、生物降解和可被重复利用等诸多优点。植物纤维作为一种数量庞大且可再生的自然资源，如何发挥植物纤维各种优势，从而找到更为有效的利用方式和更广阔的应用领域，这是人们现阶段的研究热点。纤维素是由(6-1,4-葡萄糖单元重复链接而成的直链状天然高分子，其重复单元含有三个-0H，分子链间和分子链内的氢键作用，赋予了植物纤维与许多亲水性物质可产生吸附作用，使其有很好的亲水性。
[0004]对于植物纤维类多孔材料，国内主要是通过增添化学发泡剂进行发泡以便降低产品的密度，使其在应用中达到理想的效果，研究植物纤维类发泡材料成孔特点及干燥方式等方面的问题；国外对纤维发泡材料的重点研究在于不使用化学发泡剂以水蒸气的作为发泡剂条件下制备植物纤维多孔材料。性能优异的植物纤维发泡产品正处于试验研发阶段，对于配方设计，工艺条件等方面的工艺研究有待改进。
【发明内容】
[0005]本发明采用液体发泡原理，运用独特的发泡体系，以阴离子表面活性剂为发泡剂，水溶性高分子为稳泡剂和分散剂，通过机械搅拌发泡制备了一种三维网状结构的植物纤维多孔材料。因此，本发明的目的在于提供一种植物纤维多孔复合材料。
[0006]为了实现本发明的目的，发明人通过大量试验研究并不懈探索，最终获得了如下技术方案:
一种植物纤维多孔复合材料的制备方法，该制备方法是将干基重量份的植物纤维20-60份、阴离子型表面活性剂1-20份和稳泡剂5-50份经机械搅拌发泡法制备获得植物纤维多孔复合材料，具体包括如下步骤:
(I)将稳泡剂加入到一定量的水中，搅拌溶解,形成质量分数为1%_20% (w/v)的水溶
液；
(2 )将植物纤维加入到步骤(1) 所得的水溶液中，常温下机械搅拌，使植物纤维分散均匀形成植物纤维悬浮液；
(3)将阴离子表面活性剂加入到步骤(2)所得的植物纤维悬浮液中，高速机械搅拌发泡形成植物纤维发泡体系；(4)将植物纤维发泡体系倒入模具干燥成型，制备成具有三维网络结构的植物纤维多孔复合材料。
[0007]优选地，如上所述的植物纤维多孔复合材料的制备方法，其中该制备方法是将干基重量份的植物纤维50份、阴离子型表面活性剂2-15份和稳泡剂10-40份经机械搅拌发泡法制备获得植物纤维多孔复合材料。
[0008]进一步优选地，如上所述的植物纤维多孔复合材料的制备方法，其中步骤(4)中植物纤维发泡体系倒入模具后， 在60-120°C下干燥成型。
[0009]进一步优选地，如上所述的植物纤维多孔复合材料的制备方法，其中所述的植物纤维是造纸厂将植物经制浆过程去除木质素等成分得到新鲜纸浆纤维素，具体为如下的一种或多种:木浆纤维素、草浆纤维素、棉纤维、麻纤维素和竹纤维素。
[0010]进一步优选地，如上所述的植物纤维多孔复合材料的制备方法，其中所述的阴离子表面活性剂选自如下的一种或多种:十二烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠、α-磺基脂肪酸甲酯、N-油酰基N-甲基牛磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠、氨基酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α -烯基磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、烷基甘油醚磺酸钠。
[0011]进一步优选地，如上所述的植物纤维多孔复合材料的制备方法，其中所述的稳泡剂为水溶性的聚丙酰胺、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、可溶性淀粉、明胶和果胶的一种或任意几种混合物配制的不同浓度的高分子水溶液。
[0012]本专利采用机械搅拌发泡法，以表面活性剂为发泡剂，水溶性高分子为稳泡剂和分散剂，对植物纤维纤维进行发泡制备纤维多孔结构材料，主要是向植物纤维体系加入表面活性剂，由于表面活性剂具有降低体系表面张力，水溶性高分子为稳泡剂和分散剂，发挥分散和增粘作用并使植物纤维体系形成均匀的三相悬浮体系，通过高速机械搅拌作用使植物纤维均匀分散并产生气泡，将泡沫体系注入模具经干燥成型，得到泡孔均一、质轻的纤维多孔结构材料。
[0013]与现有技术相比，本发明涉及的植物纤维多孔复合材料制备工艺具有如下优点和显著的进步性:采用植物纤维、阴离子型表面活性剂、水溶性高分子稳泡剂为原料，采用机械搅拌发泡工艺生产植物纤维多孔复合材料是一种全新的工艺和方法，生产所需的主要原料植物纤维，来源丰富、价格低廉、可循环再生利用，生产过程不污染环境，产品性能稳定、质轻，纤维多孔结构材料应用前景广阔。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为植物纤维多孔复合材料制备工艺流程图。
[0015]图2为实施例1制备的植物纤维多孔复合材料表面扫描电镜图片。
【具体实施方式】
[0016]本发明植物纤维多孔复合材料的制备方法，主要包括水溶性高分子水溶液稳定剂的配置及混合、植物纤维悬浮液、植物纤维泡沫体形成及干燥成型工序，其步骤如下:
1、水溶性高分子稳定剂水溶液的配置
将水溶性高分子稳定剂加入到一定量的水中，在一定温度下搅拌溶解，形成质量分数为1%-20%的水溶液。
[0017]2、植物纤维悬浮液的形成
将一定量的植物纤维加入到水溶性高分子稳定剂的水溶液中，常温下机械搅拌，使植物纤维分散均匀形成植物纤维悬浮液。
[0018]3、植物纤维发泡体的形成
将阴离子表面活性剂加入到植物纤维悬浮液，高速机械搅拌发泡形成植物纤维发泡体系。
[0019]4、干燥成型 制备植物纤维多孔复合材料
将植物纤维发泡体系倒入模具一定温度下干燥成型，制备三维网络结构的植物纤维发泡复合材料。
[0020]下面通过实施例进一步说明本发明。本发明实施例的原料组成和制备方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明的简单改进都属于本发明要求保护的范围。
[0021]实施例1
将20g质量分数10%的聚丙烯酰胺水溶液和5g质量分数1%聚乙烯醇水溶液搅拌混合均匀制得混合液，将5g植物纤维加入到丙烯酰胺水溶液和聚乙烯醇水溶液的混合液中，高速机械搅拌使植物纤维分散并形成植物纤维悬浮液，往植物纤维悬浮液中加入0.Sg月桂基硫酸钠，经高速机械搅拌形成植物纤维发泡体，将发泡体倒入模具并在80°C干燥成型，得到植物纤维发泡复合材料。
[0022]实施例2
将5g植物纤维中加入到40g质量分数10%的聚丙烯酰胺水溶液中，常温高速机械搅拌使植物纤维分散并形成植物纤维悬浮液，往植物纤维悬浮液中加入0.6g十二烷基苯磺酸钠，经高速机械搅拌形成植物纤维发泡体，将发泡体倒入模具并在90°C干燥成型，得到植物纤维发泡复合材料。
[0023]实施例3
将5g植物纤维中加入到20g质量分数1%的聚乙烯醇水溶液中，常温高速机械搅拌使植物纤维分散并形成植物纤维悬浮液，往植物纤维悬浮液中加入0.4g十二烷基苯磺酸钠，经高速机械搅拌形成植物纤维发泡体，将发泡体倒入模具并在70°C干燥成型，得到植物纤维发泡复合材料。
【权利要求】
1.一种植物纤维多孔复合材料的制备方法，其特征在于该制备方法是将干基重量份的植物纤维20-60份、阴离子型表面活性剂1-20份和稳泡剂5-50份经机械搅拌发泡法制备获得植物纤维多孔复合材料，具体包括如下步骤: (1)将稳泡剂加入到一定量的水中，搅拌溶解,形成质量分数为1%_20%(w/v)的水溶液； (2)将植物纤维加入到步骤(1)所得的水溶液中，常温下机械搅拌，使植物纤维分散均匀形成植物纤维悬浮液； (3)将阴离子表面活性剂加入到步骤(2)所得的植物纤维悬浮液中，高速机械搅拌发泡形成植物纤维发泡体系； (4)将植物纤维发泡体系倒入模具干燥成型，制备成具有三维网络结构的植物纤维多孔复合材料。
2.根据权利要求1所述的植物纤维多孔复合材料的制备方法，其特征在于:该制备方法是将干基重量份的植物纤维50份、阴离子型表面活性剂2-15份和稳泡剂10-40份经机械搅拌发泡法制备获得植物纤维多孔复合材料。
3.根据权利要求1或2所述的植物纤维多孔复合材料的制备方法，其特征在于:步骤(4)中植物纤维发泡体系倒入模具后，在60-120°C下干燥成型。
4.根据权利要求1或2所述的植物纤维多孔复合材料的制备方法，其特征在于:所述的植物纤维是造纸厂将植物经制浆过程去除木质素等成分得到新鲜纸浆纤维素，具体为如下的一种或多种:木 浆纤维素、草浆纤维素、棉纤维、麻纤维素和竹纤维素。
5.根据权利要求1或2所述的植物纤维多孔复合材料的制备方法，其特征在于:所述的阴离子表面活性剂选自如下的一种或多种:十二烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠、α-磺基脂肪酸甲酯、N-油酰基N-甲基牛磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠、氨基酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α -烯基磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、烷基甘油醚磺酸钠。
6.根据权利要求1或2所述的植物纤维多孔复合材料的制备方法，其特征在于:所述的稳泡剂为水溶性的聚丙酰胺、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、可溶性淀粉、明胶和果胶的一种或任意几种混合物配制的不同浓度的高分子水溶液。
【文档编号】C08J9/04GK103739868SQ201310723258
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】彭少贤, 赵西坡, 梁亮胜 申请人:湖北工业大学