[发明专利]一种无毒无害高机械强度高弹性半纤维素泡沫复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无毒无害高机械强度高弹性半纤维素泡沫复合材料及其制备方法。该方法包括以下步骤：（1）将半纤维素和交联剂加入去离子水中，加热搅拌至溶解得到混合溶液；（2）将PVA溶于水中，加热搅拌溶解得到PVA溶液；（3）将所述混合溶液与所述PVA溶液混合搅拌得到交联产物，冷却成型后洗涤干燥，得到所述无毒无害高机械强度高弹性半纤维素泡沫复合材料。所述泡沫复合材料易于加工、无毒无害且具有高机械强度和高弹性，在抗震抗压材料、弹性响应材料、软组织工程材料和生物医用材料等方面有较大的应用潜力。

技术领域

本发明属于生物质材料技术领域，具体涉及一种无毒无害高强度高弹性半纤维素泡沫复合材料及其制备方法。

背景技术

泡沫是一种人造的、低密度、高度多孔的材料。与大体积同类产品相比，它们具有一些优越的物理性能，例如大比表面积、高冲击能量吸收性和出色的强度重量比。根据其特性，泡沫可用于吸收性材料、包装应用和软组织工程。

由于越来越突出的环境问题，以及木聚糖在下游产品中容易获得，木聚糖越来越受到研究者的注意。此外，木聚糖来源广泛、储量丰富，而且具有可再生性、可调功能性和生物相容性，使得木聚糖在生物质精练和生物材料方面有广泛的应用潜力。研究者们正在积极研究，以使得木聚糖糖天然生物质材料可以逐渐替代石油基产品。

目前已报道的半纤维素泡沫复合材料的机械强度和循环恢复性都比较差，在许多方面的应用具有较大的限制。此外，已报道的泡沫复合材料所使用的交联剂大多数是硼酸、戊二醛、甲醛等有毒的试剂，对人体有一定的危害，对于其应用也有极大的限制。目前以半纤维素作为基底材料来制备得到高机械强度以及高弹性的泡沫复合材料尚未见报道。

发明内容

本发明针对当前半纤维素泡沫复合材料在机械性能和回弹性方面的欠缺以及考虑环保问题，提供一种无毒无害高机械强度高弹性半纤维素泡沫复合材料及其制备方法。本发明制备的半纤维素泡沫复合材料具有很好的机械性能和弹性，以及对人体无毒无害，在抗震抗压材料、弹性响应材料、软组织工程材料和生物医用材料等方面有较大的应用潜力。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明通过三偏磷酸钠的交联制备得到一种无毒无害高机械强度高弹性的半纤维素泡沫复合材料。

本发明提供的一种无毒无害高机械强度高弹性的半纤维素泡沫复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将半纤维素和交联剂加入去离子水中，在搅拌的状态下进行加热溶解处理，得到混合溶液；

（2）将聚乙烯醇加入水中，在搅拌状态下进行加热溶解处理，得到聚乙烯醇溶液；

（3）将步骤（1）所述混合溶液与步骤（2）所述聚乙烯醇溶液混合，进行搅拌处理，得到交联产物，将所述交联产物倒入模具中，在室温下冷却成型后，得到泡沫状材料，洗涤，干燥，得到所述无毒无害高机械强度高弹性的半纤维素泡沫复合材料。

进一步地，步骤（1）所述半纤维素为木聚糖，交联剂为三偏磷酸钠；所述交联剂与半纤维素的质量比为10：1-7。

进一步地，步骤（1）所述加热溶解处理的温度为70-90℃，加热溶解处理的时间为3-5h。

进一步地，在步骤（1）所述混合溶液中，半纤维素的浓度为1-7wt%。

进一步地，步骤（1）所述半纤维素与步骤（2）所述聚乙烯醇的质量比为1-7：5。

进一步地，步骤（2）所述加热溶解处理的温度为70-90℃，加热溶解处理的时间为1-2h。

进一步地，步骤（2）所述聚乙烯醇溶液的浓度为10-20wt%。

进一步地，步骤（3）所述搅拌处理的转速为500-700r/min，搅拌处理的时间为30-50s。