【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于凝胶材料，具体涉及一种纤维素改性硫辛酸复合凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
1、多功能聚合物已经成为当前生活的重要组成部分。然而，聚合物在生产和应用过程中不可避免地会出现开裂、磨损或断裂，导致材料性能下降，使用寿命缩短的问题。受生物自愈合特性的启发，具有类似自愈合能力的聚合物因其延长使用寿命和经济适用性而成为关注热点。制备自修复聚合物的一种有效可行的方法是引入动态共价键，例如二硫键、肟键、亚胺键和硼酸酯键。具有动态共价键的聚合物由于能够实现多循环愈合能力而受到研究者的广泛关注。硫辛酸(ta)是一种分子内含有二硫键的天然小分子化合物，具有良好的生物降解性和生物相容性。其结构中的分子内二硫键可通过温度或浓度引发开环聚合，制备具有动态二硫键的聚合物。然而，由聚ta由于末端自由基表现出亚稳态性质。因此，为了克服聚ta的不希望的亚稳定性，一些研究通过使用具有碳-碳双键的化学物质来淬灭自由基来稳定聚合物。而从天然纤维中提取的纤维素纳米晶体cncs因其高比表面积、低密度、优异的机械性能、生物相容性和可生物降解性成为一种优异的选择。马来酸改性纤维素纳米晶(macnc)具备c＝c，能与聚硫辛酸进行反硫化，同时提高其机械性能。此外，金属离子被引入到网络中，充当具有羧基的强络合中心，以取代部分弱氢键。因此，macnc和金属离子分别与硫辛酸一起形成了聚合物网络。
2、赋予物体表面自愈合能力以及高度韧性的方法有很多，比如液芯纤维法、动态化学键、微胶囊法等形式实现等。例如，公开号为cn 108219641 a的专利文献公开了利用
技术实现思路
1、基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本专利技术的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本专利技术的目的之一是提供满足前述需求的一种纤维素改性硫辛酸复合凝胶及其制备方法和应用。硫辛酸具有二硫键可在一定温度或浓度下引发自聚，但其亚稳性使其不稳定。而马来酸改性纤维素纳米晶可作优异的稳定剂，与具有二硫键的硫辛酸与在一定温度下进行反硫化，淬灭聚硫辛酸端基的自由基。又通过金属卤盐与聚硫辛酸的羧基进行强配位反应得到高韧自愈合凝胶，可充当新型粘结剂、食品添加剂，并重复使用。
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种纤维素改性硫辛酸复合凝胶的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将马来酸、盐酸、微晶纤维素于80-100℃下反应4-6h，经水洗后得到马来酸改性纤维素纳米晶；
5、(2)将马来酸改性纤维素纳米晶与硫辛酸于40-65℃下分散于有机溶剂中，持续搅拌1-3min得到混合溶液；
6、(3)在上述混合溶液中加入金属卤盐，在50-80℃下剧烈搅拌3-5min至液体变成凝胶。
7、作为优选方案，所述步骤(1)中，马来酸、盐酸、微晶纤维素的固液比为(20～35)g：(3～5)ml：(1～2)g。
8、作为优选方案，所述步骤(2)中，马来酸改性纤维素纳米晶、硫辛酸、有机溶剂以及金属卤盐的质量比为(100～450)g：(9000～10000)g：(9000～10000)g：(5～26)g；
9、作为优选方案，所述步骤(2)中，有机溶剂为甘油、乙醇、丙醇、氯仿、乙醚中的一种或多种。
10、作为优选方案，所述步骤(3)中，金属卤盐为氯化铁、氯化钠、溴化钠、氯化亚铁、氯化铝中的一种或多种。
11、本专利技术还提供如上任一项方案所述的制备方法制得的纤维素改性硫辛酸复合凝胶。
12、本专利技术还提供如上方案所述的纤维素改性硫辛酸复合凝胶的应用，应用于粘结剂或食品添加剂。
13、本专利技术与现有技术相比，有益效果是：
14、(1)本专利技术以天然纳米纤维素提取的微晶纤维素为原料制备马来酸改性纤维素纳米晶。选择的纤维素原料呈现棒状、纤维状、球状中的一种或几种，原料丰富，具有低成本、高纵横比、可再生性、机械强度高，耐高温，耐酸碱性；
15、(2)本专利技术以硫辛酸为主体原料，含有动态二硫键以及丰富羧基，由高温或浓度可引发开环聚合，形成粘性凝胶；
16、(3)本专利技术添加马来酸改性纤维素纳米晶，可作优异的稳定剂，反硫化淬灭聚硫辛酸端基的自由基，通过共价交联强化网络；
17、(4)本专利技术添加金属卤盐与硫辛酸及马来酸改性纤维素纳米晶中的羧基存在所酸盐配位反应，可形成坚固的共聚物网络；
18、(5)本专利技术的凝胶制备过程简单且迅速，不需后道流程处理，故不会造成环境污染。产生的凝胶具有可回收、透明、自愈合、强粘性、高韧性能，原料安全，可重复使用。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种纤维素改性硫辛酸复合凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，马来酸、盐酸、微晶纤维素的固液比为(20～35)g：(3～5)mL：(1～2)g。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，马来酸改性纤维素纳米晶、硫辛酸、有机溶剂以及金属卤盐的质量比为(100～450)g：(9000～10000)g：(9000～10000)g：(5～26)g。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，有机溶剂为甘油、乙醇、丙醇、氯仿、乙醚中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，金属卤盐为氯化铁、氯化钠、溴化钠、氯化亚铁、氯化铝中的一种或多种。
6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法制得的一种纤维素改性硫辛酸复合凝胶。
7.如权利要求6所述的纤维素改性硫辛酸复合凝胶的应用，其特征在于，应用于粘结剂或食品添加剂。
【技术特征摘要】
1.一种纤维素改性硫辛酸复合凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，马来酸、盐酸、微晶纤维素的固液比为(20～35)g：(3～5)ml：(1～2)g。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，马来酸改性纤维素纳米晶、硫辛酸、有机溶剂以及金属卤盐的质量比为(100～450)g：(9000～10000)g：(9000～10000)g：(5～26)g。
【专利技术属性】
技术研发人员：余厚咏，占爱萍，沈云飞，陈雪飞，沈家源，张依轩，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。