[发明专利]一种热塑性纤维素基固-固相变材料及其制备方法

权利要求书

1.一种热塑性纤维素基固-固相变材料，其特征在于结构式为：

其中，当制备热塑性纤维素基固-固相变材料的交联剂为二异氰酸酯类时，R为R₁；当交联剂为二元酸酐类时，R为R₂；当交联剂为丙烯酰胺类时，R为R₃；当交联剂为环氧类时，R为R₄，其中

2.如权利要求1所述热塑性纤维素基固-固相变材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）干燥纤维素或纤维素衍生物：将纤维素或纤维素衍生物在真空干燥箱中，在室温～60℃下干燥12～48h；

2）制备预聚物溶液：分别将交联剂和聚乙二醇烷基醚溶解于有机溶剂I中配制浓度为2～20mol%的溶液，将配制好的聚乙二醇正烷基醚溶液加入交联剂溶液中，其中交联剂与聚乙二醇正烷基醚的摩尔比为1:1；再向其中加入交联剂质量0.01～2%的催化剂，在35～90℃、搅拌条件下反应0.5～10h，得到预聚物溶液；

3）聚合：在35～90℃条件下将干燥后的纤维素或纤维素衍生物充分溶解于离子液体中制得浓度为1～30wt%的A溶液，然后向A溶液中加入步骤2）制得的预聚物溶液，使A溶液中的纤维素葡萄糖单元与步骤2）中聚乙二醇正烷基醚的摩尔比值为1：1～10；再向其中加入酸酐，使酸酐与纤维素葡萄糖单元的摩尔比值为0～10:1；最后向其中加入交联剂质量0.1～2%的催化剂，在35～90℃、搅拌反应2～24h；将最终得到的混合物在去离子水或有机溶剂II中沉淀，用去离子水反复洗涤沉淀物2～3次，除去有机溶剂I、有机溶剂II、未反应的预聚物、纤维素或纤维素衍生物、交联剂及催化剂，然后真空干燥，得到所述热塑性纤维素基固-固相变材料。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中采用滴加方式或在反应过程中分3～10次将聚乙二醇正烷基醚溶液加入至交联剂溶液中。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述纤维素为微晶纤维素或纳米纤维素；所述纤维素衍生物是纤维素经酰基化、酯基化、羧基化或羟乙基化的产物。

5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤2）、3）中的搅拌速率均为50～900r/min。

6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述环氧类交联剂为环氧乙烷或环氧丙烷；所述二异氰酸酯类交联剂为对苯二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯或1,6-己二异氰酸酯；所述丙烯酰胺类交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺或亚甲基双丙烯酰胺；所述二元酸酐类交联剂为苯乙烯马来酸酐或乙酸酐。

7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇正烷基醚是通式为HO(CH₂CH₂O)_xC_nH_2n+1（其中x=2～200，n=6～28）物质中的一种。

8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述酸酐为乙酸酐、丙酸酐、丁酸酐、马来酸酐、异丁酸酐、戊酸酐、甲基丙酸酐或甲基丙烯酸酐。

9.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述催化剂为硫酸铈、硝酸铈、氯化铈、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、硫醇二辛基锡、吡啶或二甲氨基吡啶；所述离子液体为吡啶类离子液体或咪唑类离子液体。

10.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂I、II是所述交联剂、聚乙二醇正烷基醚和预聚物的共溶剂。