本發(fā)明涉及氣凝膠纖維，具體涉及一種細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、氣凝膠纖維具有三維網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)、低密度、高孔隙率和低導(dǎo)熱系數(shù)等特點，可用于消防服、航天服和日常保暖服裝等，在隔熱保溫、航空航天領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，被譽為新一代的隔熱保溫材料。

2、目前，氣凝膠纖維主要包括二氧化硅氣凝膠纖維、聚酰亞胺氣凝膠纖維和纖維素氣凝膠纖維等。其中，二氧化硅氣凝膠纖維的力學(xué)性能較差，且存在掉粉現(xiàn)象，可紡性較差；聚酰亞胺氣凝膠具有良好的力學(xué)性能，但是制備過程復(fù)雜、耗時長，且涉及多種有機溶劑，對環(huán)境不友好，且扭轉(zhuǎn)剛度低，難以進(jìn)行紡織加工；纖維素氣凝膠纖維的制備通常將纖維素溶解在dmso、nmp或dmac等有機溶劑中制備紡絲原液，再擠入到凝固浴中制備氣凝膠纖維，但得到的氣凝膠纖維力學(xué)性能較差。因此，兼具高強度和扭轉(zhuǎn)性能的氣凝膠纖維制備仍是目前技術(shù)的瓶頸。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維及其制備方法。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維的制備方法，包括步驟：

4、(1)配置細(xì)菌纖維素懸浮液，并加入海藻酸鈉粉末，充分?jǐn)嚢枋购Ｔ逅徕c溶解且細(xì)菌纖維素與海藻酸鈉混合均勻，制備紡絲原液；

5、(2)采用注射泵將紡絲原液擠出至凝固浴中得到成型的水凝膠纖維，將水凝膠纖維轉(zhuǎn)移至置換液中置換水凝膠纖維中的水分，然后進(jìn)行冷凍、干燥，得到細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維。

6、進(jìn)一步地，所述步驟(1)中細(xì)菌纖維素懸浮液的質(zhì)量濃度為0.5～5.0％，細(xì)菌纖維素與海藻酸鈉的固含量質(zhì)量比為0.2～5:1。

7、進(jìn)一步地，所述步驟(2)中凝固浴所用的溶液為氯化鈣溶液，氯化鈣溶液的質(zhì)量濃度為1～10％。

8、進(jìn)一步地，所述步驟(2)中置換液為乙醇、叔丁醇或丙醇的水溶液，乙醇、叔丁醇或丙醇水溶液的體積濃度為5～50％。

9、進(jìn)一步地，所述步驟(2)中注射泵的注射速度為50～300ml/h。

10、進(jìn)一步地，所述步驟(2)中冷凍方式為液氮冷凍或冰箱冷凍。

11、進(jìn)一步地，所述步驟(2)中冷凍溫度為-196℃～-20℃。

12、本發(fā)明還提供一種細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維，利用上述方法制備得到。

13、本發(fā)明的有益效果為：

14、(1)本發(fā)明提供了一種細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維的制備方法，利用細(xì)菌纖維素與海藻酸鈉混合制備紡絲原液，并利用鈣離子凝固成型，細(xì)菌纖維素在一定濃度下能提供連續(xù)相互連續(xù)且不團(tuán)聚的纖維素空間網(wǎng)絡(luò)，細(xì)菌纖維素空間網(wǎng)絡(luò)保障了氣凝膠纖維的穩(wěn)定空間結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的耐扭轉(zhuǎn)性能，而且海藻酸鈉溶液均勻的分散在細(xì)菌纖維素納米纖維表面，再經(jīng)氯化鈣固化后進(jìn)一步保證了氣凝膠纖維的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高了氣凝膠纖維的力學(xué)性能及耐扭轉(zhuǎn)性能；

15、(2)本發(fā)明提供了一種細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維的制備方法，以細(xì)菌纖維素和海藻酸鈉為原料，具有來源廣泛、生物可降解、可再生、環(huán)境友好等特點；另外，海藻酸鈉還具有阻燃性，還使所制備的氣凝膠纖維具有一定的阻燃性。

技術(shù)特征：

1.一種細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中細(xì)菌纖維素懸浮液的質(zhì)量濃度為0.5～5.0％，細(xì)菌纖維素與海藻酸鈉的固含量質(zhì)量比為0.2～5:1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中凝固浴所用的溶液為氯化鈣溶液，氯化鈣溶液的質(zhì)量濃度為1～10％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中置換液為乙醇、叔丁醇或丙醇的水溶液，乙醇、叔丁醇或丙醇水溶液的體積濃度為5～50％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中注射泵的注射速度為50～300ml/h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中冷凍方式為液氮冷凍或冰箱冷凍。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中冷凍溫度為-196℃～-20℃。

8.一種細(xì)菌纖維素-海藻酸鈣氣凝膠纖維，利用權(quán)利要求1-7任一項的方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種細(xì)菌纖維素?海藻酸鈣氣凝膠纖維及其制備方法，包括步驟：(1)采用細(xì)菌纖維素和海藻酸鈉配置紡絲原液；(2)采用注射泵將紡絲原液擠出至凝固浴中得到水凝膠纖維，將水凝膠纖維轉(zhuǎn)移至置換液中置換水凝膠纖維中的水分，然后進(jìn)行冷凍、干燥，得到氣凝膠纖維。本發(fā)明利用細(xì)菌纖維素與海藻酸鈉混合制備紡絲原液，并利用鈣離子凝固成型，細(xì)菌纖維素在一定濃度下能提供連續(xù)相互連續(xù)且不團(tuán)聚的空間網(wǎng)絡(luò)，這種空間網(wǎng)絡(luò)保障了氣凝膠纖維的穩(wěn)定空間結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的耐扭轉(zhuǎn)性能，且海藻酸鈉溶液均勻的分散在細(xì)菌纖維素納米纖維表面，再經(jīng)氯化鈣固化后進(jìn)一步保證了氣凝膠纖維的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高了氣凝膠纖維的力學(xué)性能及耐扭轉(zhuǎn)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：王曉軍,姜偉,張苑苑,張元明,韓光亭,王聰兒,朱彥冰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/6/30