[发明专利]一种竹基定向气凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种竹基定向气凝胶材料及其制备方法。本发明以纯天然的毛竹作为制备原料，整个制备过程不含有任何有毒有害的物质，不产生二次污染，安全绿色环保，应用领域广泛，具有广阔的市场前景。本发明制备得到的竹纤维素气凝胶，具有很好的各向异性，能够进行定向吸附。

技术领域

本发明属于气凝胶领域，具体涉及一种竹基定向气凝胶及其制备方法。

背景技术

气凝胶是一种固体物质形态，密度极低。气凝胶中一般80%以上是空气，具有非常好的隔热效果，且其纤细的纳米结构使得材料的热导率极低，具有极大的比表面积。对光、声的散射均比传统的多孔性材料小得多，在许多领域蕴藏着广泛的应用景。

毛竹是中国栽培悠久、面积最广、经济价值也最重要的竹种。毛竹资源丰富，生长周期短，3-4年即可成才，具有其他材料不可比拟的资源优势。本发明采用毛竹制备气凝胶，不仅能够完成竹基定向气凝胶的制备，同时还能大大降低了气凝胶制备的成本。

发明内容

本发明的目的在于针对竹基气凝胶原材料资源量大这一特点，提供竹基定向气凝胶及其制备方法。利用该方法制造的竹基定向气凝胶具有较明显的各向异性，能够进行定向吸附，且不含任何有毒有害物质的特点，不产生二次污染，给气凝胶的利用提供了一条新的方向。

为达到上述目的，本发明是通过如下手段得以实现的：

本发明第一方面提供了一种竹基定向气凝胶，包括毛竹、有机酸、无机酸。

作为优选地，所述有机酸选自草酸、马来酸、对甲基苯磺酸、柠檬酸、水杨酸、苯甲酸中的一种或多种。

作为优选地，所述无机酸选自磷酸、硝酸、盐酸、硫酸、高氯酸中的一种或多种。

本发明第二方面提供了一种竹基定向气凝胶的制备方法，包括如下步骤：

（1）将毛竹去节去青去黄，处理成竹片；

（2）将竹片用水充分浸泡，搅拌并清洗；

（3）将充分浸泡过的竹片在有机酸溶液中蒸煮同时进行搅拌处理后，冷却至室温进行抽滤；

（4）将抽滤好的竹片残渣清洗干净并用重辊碾压分丝，得到竹丝；

（5）将竹丝加入无机酸蒸煮同时进行搅拌处理后，冷却至室温进行抽滤；

（6）将抽滤后的滤渣进行均质处理，得到竹纳米纤维素；

（7）使用缓水流将得到的竹纳米纤维素铺展在塑料管或者塑料片上，缓水流持续一段时间；

（8）将竹纳米纤维素连同塑料管或塑料片一起进行冷冻干燥处理，最终得到定向气凝胶材料。

作为优选地，步骤（1）中所述竹片尺寸规格为：长度不超过10 cm，宽度不超过1cm，厚度不超过0.5 cm。

作为优选地，步骤（2）中所述浸泡时间为30-60 min，搅拌速率为200-300 rpm，清洗次数为3-5次。

作为优选地，步骤（3）中所述有机酸选自草酸、马来酸、对甲基苯磺酸、柠檬酸、水杨酸、苯甲酸中的一种或多种。

作为优选地，步骤（3）中所述蒸煮时间为60-120 min，搅拌速率为200-300 rpm。

作为优选地，步骤（5）中所述无机酸选自磷酸、硝酸、盐酸、硫酸、高氯酸中的一种或多种。

作为优选地，步骤（5）中所述蒸煮时间为30-60 min，搅拌速率为150-200 rpm。

作为优选地，步骤（7）中所述缓水流流速不超过5 mL/s，缓水流持续时间不少于10min。