[发明专利]一种层状双金属氢氧化物/纤维素多孔复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种多孔复合材料，特别涉及一种层状双金属氢氧化物/纤维素多孔复合材料及其制备方法。本发明以纤维素、层状双金属氢氧化物、海泡石或玻璃纤维为原料，该材料是通过直接共混法，‑30℃±5℃条件下经冻融操作，在纤维素溶液中均匀分散层状双金属氢氧化物，选择性加入海泡石或玻璃纤维，混合液在涂布、凝胶化后通过冷冻干燥或超临界干燥处理，或直接采用静电纺丝成型最终可得到的海绵状、膜状或无纺布形态且机械性能可调的层状双金属氢氧化物/纤维素多孔复合材料。该材料制备简单、污染少，所使用原材料均为环保材料，可在一定程度内调节材料机械性能，使之可硬可韧。

技术领域

本发明涉及一种多孔复合材料，特别涉及一种层状双金属氢氧化物/纤维素多孔复合材料及其制备方法，属于新材料技术领域。

背景技术

纤维素是地球上储量最多的可再生资源，具有来源广泛、经济、可降解、吸湿放湿性佳、易化学改性等特点，常被用于纺织服装、家具家装等领域中，用途广泛。经再生后形成的多孔纤维素材料常存在机械性能变差的问题，而常规的机械性能增强方法常常会影响材料的其他性能，影响材料的进一步应用，因此亟需寻找一种有效增强材料机械性能同时不影响材料其他性能的途径。

层状双金属氢氧化物(Layer Double Hydroxides,LDHs)是一种类水滑石结构的多金属氢氧化物，羟基上的氧原子构成正八面体结构，体心为二价或三价金属阳离子，正八面体间相互紧密排列形成带正电的金属离子层，层间可插层多种阴离子，该结构具有一定的记忆性，阴离子可调，可用于阻燃、增强、光电化学、生物医药、吸附分离等领域。将层状双金属氢氧化物与纤维素混合后，可赋予材料多种层状双金属氢氧化物功能属性，达到在增强材料机械性能的同时不影响材料其他性能的目的。

发明内容

本发明提供一种层状双金属氢氧化物/纤维素多孔复合材料，该材料呈现状态多样、机械性能可调。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种层状双金属氢氧化物/纤维素多孔复合材料，该材料是通过直接共混法，-30℃±5℃条件下经冻融操作，在纤维素溶液中均匀分散层状双金属氢氧化物，选择性加入海泡石或玻璃纤维，混合液在涂布、凝胶化后通过冷冻干燥或超临界干燥处理，或直接采用静电纺丝成型最终可得到的海绵状、膜状或无纺布形态且机械性能可调的层状双金属氢氧化物/纤维素多孔复合材料；

其中纤维素、层状双金属氢氧化物、交联剂、碱性水溶液、海泡石或玻璃纤维的质量百分比为：

纤维素：3～7％，

碱性水溶液：93～97％，其中以纤维素和碱性水溶液的总重量为100％计，

层状双金属氢氧化物为0.5％～40.0％，

N,N-亚甲基双丙烯酰胺(交联剂)：0.8～1.2％，

海泡石或玻璃纤维为0～10％。

本发明利用层状双金属氢氧化物颗粒在碱溶液中可稳定存在的特性，采用一步溶解分散法在纤维素海绵体中添加层状双金属氢氧化物并形成多孔复合材料，并可以海绵体、膜状、无纺布形态等新的形态出现。经共一步分散溶解法和干燥的相分离过程，层状双金属氢氧化物颗粒最终均匀分散于纤维素交联网络结构中，且附着于表面的层状双金属氢氧化物纳米颗粒不易脱落。通过调节玻璃纤维或海泡石的存在，可控制材料变得更为坚硬或柔韧。

本发明是将原料纤维素、层状双金属氢氧化物、海泡石或玻璃纤维按一定比例混合并冻融，高速搅拌后得层状双金属氢氧化物、海泡石或玻璃纤维均匀分散的纤维素混合液。在纤维素溶液中添加一定量的交联剂后通过高速搅拌、超声分散使交联剂溶解，将溶液倒模、涂布后通过冷冻干燥、超临界干燥得到层状双金属氢氧化物/纤维素复合海绵体材料、膜材料；或通过静电纺丝后得层状双金属氢氧化物/纤维素复合无纺布。