本发明涉及纤维素合成技术领域，具体地涉及一种利用碱处理纳米纤维素制备三维网状水凝胶的方法。
背景技术：
纤维素是世界上最丰富的天然可再生资源之一，广泛存在于各种形式的可再生生物质材料中。由于纤维素这种天然多糖具有较好的生物相容性、生物降解性和低毒性，可广泛用于各种水凝胶的制备，应用于生物医学、医药和组织工程等。近年来，纳米纤维素（cnf）作为纤维素的一种结晶形式，由于其优良的特性（如纳米级尺寸、高比表面积、良好的亲水性、生物可降解性、高抗拉强度和刚度等），是生物质材料研究领域的热点。至今cnf的制备方法很多，主要包括化学法（酸解、碱处理、tempo催化氧化法等）、生物法（酶处理）、机械法（超细研磨、超声破碎、高压均质等）及静电纺丝法等。
纤维素ⅰ是天然存在的纤维素，如高等植物细胞壁中的纤维素；纤维素ⅱ是溶液中再生或者丝光化过程得到的晶体变体。纤维素ⅰ和纤维素ⅱ结晶区的轴向杨氏模量分别可以达到138gpa和88gpa。宏观状态的纤维素在碱液（naoh）浓度为12.5%（wt）时发生晶型结构的改变，且制得的纤维素材料具备较高的热稳定性。经碱液处理的纤维素具备较多优良性能，如热稳定性高、吸湿性好以及酶水解效能高等优良特性。目前关于不同晶型结构的纳米纤维素研究还有待探究。
技术实现要素：
本发明旨在针对上述问题，提出一种利用碱处理纳米纤维素制备三维网状水凝胶的方法。
本发明的技术方案在于：
利用碱处理纳米纤维素制备三维网状水凝胶的方法，包括如下步骤：
（1）化学法对木粉进行酸碱处理制备纯化纤维素；
将样品置于水浴75℃条件下处理3h，其间每隔1h加入1~5%的亚氯酸钠和适量冰醋酸，保持溶液ph在4～5；再用5~8%氢氧化钾脱除其中大部分半纤维素，该过程需将样品置于5~8%氢氧化钾溶液中浸泡12h，再置于水浴锅中搅拌处理，以除去其中大部分半纤维素；再利用1~5%亚氯酸钠和冰醋酸脱除剩余的木质素，直至样品变白；在酸碱交替处理过程中，需用去离子水将样品清洗至ph值为中性；整个操作过程中样品始终保持在水润涨状态，以防止纤丝间的团聚；经过以上处理步骤后所得的样品称为纯化纤维素；
（2）机械法将纯化纤维素研磨成cnf；
将纯化纤维素加水稀释配制成水悬浊液，浓度为0.8~1.2%，搅拌均匀后将经一次研磨后即得到cnf悬浮液；
（3）纳米纤维素水凝胶的制备；
配置质量分数为0.2%的cnf溶液，搅拌均匀之后，倒入砂芯漏斗中，通过真空泵抽滤至不滴水状态；从砂芯漏斗中取出样品，得到cnf湿膜，膜的厚度控制在0.3~0.5mm左右；将得到的cnf湿膜样品浸泡在naoh溶液中，然后将样品取出，用去离子水清洗至ph值为中性后得到cnf水凝胶。
所述的砂芯漏斗中预先铺一张孔径≤0.22μm的微孔滤膜。
所述的砂芯漏斗的直径为7.4~7.6cm。
所述的naoh溶液的浓度为9~21%，浸泡时间为12h。
所述的研磨的转速为1500r/min。
所述的水浴锅的温度为90~95℃，水浴锅的搅拌处理2~3h
本发明的技术效果在于：
本发明以樟子松木粉为原料，利用化学法（酸碱处理）结合机械法制备了直径为15～30nm的cnf。将浓度为0.2%的cnf溶液通过真空泵抽滤成直径为7.4cm的cnf湿膜，然后将其浸泡在naoh溶液中12h后水洗至中性得到cnf水凝胶。通过本发明制备的cnf水凝胶的拉伸强度为4.8mpa，弹性模量为11.7mpa，断裂伸长率为31.2%。
具体实施方式
实施例1
具体利用碱处理纳米纤维素制备三维网状水凝胶的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）化学法对木粉进行酸碱处理制备纯化纤维素；
将样品置于水浴75℃条件下处理3h，其间每隔1h加入1%的亚氯酸钠和适量冰醋酸，保持溶液ph在45；再用5%氢氧化钾脱除其中大部分半纤维素，该过程需将样品置于8%氢氧化钾溶液中浸泡12h，再置于90℃的水浴锅中搅拌处理2h，以除去其中大部分半纤维素；再利用5%亚氯酸钠和冰醋酸脱除剩余的木质素，直至样品变白；在酸碱交替处理过程中，需用去离子水将样品清洗至ph值为中性；整个操作过程中样品始终保持在水润涨状态，以防止纤丝间的团聚；经过以上处理步骤后所得的样品称为纯化纤维素；
（2）机械法将纯化纤维素研磨成cnf；
将纯化纤维素加水稀释配制成水悬浊液，浓度为0.8%，搅拌均匀后将经一次研磨后即得到cnf悬浮液，研磨的转速为1500r/min；
（3）纳米纤维素水凝胶的制备；
配置质量分数为0.2%的cnf溶液，搅拌均匀之后，倒入直径为7.4cm的砂芯漏斗中，砂芯漏斗中预先铺一张孔径≤0.22μm的微孔滤膜，通过真空泵抽滤至不滴水状态；从砂芯漏斗中取出样品，得到cnf湿膜，膜的厚度控制在0.3mm左右；将得到的cnf湿膜样品浸泡在naoh溶液中，naoh溶液的浓度为9%，浸泡时间为12h；然后将样品取出，用去离子水清洗至ph值为中性后得到cnf水凝胶。
实施例2
具体利用碱处理纳米纤维素制备三维网状水凝胶的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）化学法对木粉进行酸碱处理制备纯化纤维素；
将样品置于水浴75℃条件下处理3h，其间每隔1h加入5%的亚氯酸钠和适量冰醋酸，保持溶液ph在5；再用8%氢氧化钾脱除其中大部分半纤维素，该过程需将样品置于8%氢氧化钾溶液中浸泡12h，再置于95℃的水浴锅中搅拌处理3h，以除去其中大部分半纤维素；再利用5%亚氯酸钠和冰醋酸脱除剩余的木质素，直至样品变白；在酸碱交替处理过程中，需用去离子水将样品清洗至ph值为中性；整个操作过程中样品始终保持在水润涨状态，以防止纤丝间的团聚；经过以上处理步骤后所得的样品称为纯化纤维素；
（2）机械法将纯化纤维素研磨成cnf；
将纯化纤维素加水稀释配制成水悬浊液，浓度为1.2%，搅拌均匀后将经一次研磨后即得到cnf悬浮液，研磨的转速为1500r/min；
（3）纳米纤维素水凝胶的制备；
配置质量分数为0.2%的cnf溶液，搅拌均匀之后，倒入直径为7.4cm的砂芯漏斗中，砂芯漏斗中预先铺一张孔径≤0.22μm的微孔滤膜，通过真空泵抽滤至不滴水状态；从砂芯漏斗中取出样品，得到cnf湿膜，膜的厚度控制在0.5mm左右；将得到的cnf湿膜样品浸泡在naoh溶液中，naoh溶液的浓度为18%，浸泡时间为12h；然后将样品取出，用去离子水清洗至ph值为中性后得到cnf水凝胶。