CN111995835A - 一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法，包括如下步骤：步骤一、将聚乙烯醇溶解于去离子水中，配成聚乙烯醇水溶液；步骤二、将聚乙烯醇水溶液与植酸按预设比例混合；步骤三、将混合溶液依次进行微波加热和冷冻干燥，得到阻燃聚乙烯醇气凝胶材料，本发明结构科学合理，使用安全方便，相对于聚乙烯醇耐热性较差和易燃的缺点，本发明方法所得的绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶具有优异的热稳定性和阻燃性能，并具有优异的过滤以及重金属元素吸附性能，所得的阻燃聚乙烯醇气凝胶材料可降解对环境无害，且制备所用材料简单、费用低廉，操作简单易行，处理过程绿色环保无毒无污。

Description

一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法
技术领域
本发明涉及环保材料制备技术领域，具体为一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法。
背景技术
聚乙烯醇具有可以降解，燃烧后产物为二氧化碳和水，是环境友好的高聚物材料，但聚乙烯醇耐热性较差，易燃，这限制了聚乙烯醇材料的应用，而越来越需要热稳定性优异，不易燃烧或分解产物无毒害的材料作为过滤材料，所以急需一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法来解决上述问题。
发明内容
本发明提供一种具有优异的阻燃性能、热稳定性能和优异的过滤吸附性能绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶及其制备方法，可以有效解决上述背景技术中提出的现有的聚乙烯醇耐热性较差和易燃的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将聚乙烯醇溶解于去离子水中，配成聚乙烯醇水溶液；
步骤二、将聚乙烯醇水溶液与植酸按预设比例混合；
步骤三、将混合溶液依次进行微波加热和冷冻干燥，得到阻燃聚乙烯醇气凝胶材料。
根据上述技术方案，在步骤一中，聚乙烯醇水溶液的溶液浓度为5％。
根据上述技术方案，在步骤二中，植酸溶质的量是聚乙烯醇溶质的20％～40％。
根据上述技术方案，在步骤二中，将聚乙烯醇水溶液与植酸混合后，在常温下搅拌均匀，搅拌时间15min～20min。
根据上述技术方案，在步骤三中，将混合溶液放入微波炉中，通过微波进行加热处理，加热时间为2～3min，微波功率760～1000W。
根据上述技术方案，在步骤三中，将加热后的混合溶液在低温下预冻，预冻温度-60℃～-90℃，预冻时间30min～50min，将预冻结束的混合溶液放入冻干机冷中冷冻干燥，冻干干燥结束后即得绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便，相对于聚乙烯醇耐热性较差和易燃的缺点，本发明方法所得的绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶具有优异的热稳定性和阻燃性能，其中，极限氧指数达到35～43，并具有优异的过滤以及重金属元素吸附性能；
另外，所得的阻燃聚乙烯醇气凝胶材料可降解对环境无害，且制备所用材料简单、费用低廉，操作简单易行，处理过程绿色环保无毒无污染。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明绿色阻燃PVA气凝胶材料制备流程图；
图2是本发明绿色阻燃PVA气凝胶的光学显微镜图；
图3是本发明绿色阻燃PVA气凝胶的实物图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供一种生物质阻燃聚乙烯醇气凝胶材料，其具有优异的阻燃性能、热稳定性能和优异的过滤吸附性能，具体如下：
步骤一、将聚乙烯醇溶解于去离子水中，配成聚乙烯醇水溶液；
步骤二、将聚乙烯醇水溶液与植酸按预设比例混合；
步骤三、将混合溶液依次进行微波加热和冷冻干燥，得到阻燃聚乙烯醇气凝胶材料。
实施例1：一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将聚乙烯醇溶解于去离子水中，配成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液的溶液浓度为5％；
步骤二、配置植酸溶液，将步骤一中的聚乙烯醇水溶液与植酸混合，其中，植酸溶质的量是聚乙烯醇溶质的40％，在常温下搅拌均匀，搅拌时间15min；
步骤三、将混合溶液放入微波炉中，通过微波进行加热处理，加热时间为3min，微波功率为760W，将加热后的混合溶液在低温下预冻，预冻温度-60℃，预冻时间50min，将预冻结束的混合溶液放入冻干机冷中冷冻干燥，冻干干燥结束后即得绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶材料。
实施例2：一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将聚乙烯醇溶解于去离子水中，配成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液的溶液浓度为5％；
步骤二、配置植酸溶液，将步骤一中的聚乙烯醇水溶液与植酸混合，其中，植酸溶质的量是聚乙烯醇溶质的30％，在常温下搅拌均匀，搅拌时间17min；
步骤三、将混合溶液放入微波炉中，通过微波进行加热处理，加热时间为2.5min，微波功率为900W，将加热后的混合溶液在低温下预冻，预冻温度-80℃，预冻时间40min，将预冻结束的混合溶液放入冻干机冷中冷冻干燥，冻干干燥结束后即得绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶材料。
实施例3：一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将聚乙烯醇溶解于去离子水中，配成聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液的溶液浓度为5％；
步骤二、配置植酸溶液，将步骤一中的聚乙烯醇水溶液与植酸混合，其中，植酸溶质的量是聚乙烯醇溶质的20％，在常温下搅拌均匀，搅拌时间20min；
步骤三、将混合溶液放入微波炉中，通过微波进行加热处理，加热时间为2min，微波功率为1000W，其中，加热处理过程中控制溶液不要沸腾，处理时间可不连续累加，将加热后的混合溶液在低温下预冻，预冻温度-90℃，预冻时间30min，将预冻结束的混合溶液放入冻干机冷中冷冻干燥，冻干干燥结束后即得绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶材料。
如图2-3所示，分别为绿色阻燃PVA气凝胶光学显微镜图和绿色阻燃PVA气凝胶实物图，根据上述方法所得的绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶，将实例1-3绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶与纯聚乙烯醇气凝胶测试数据对比，测试极限氧指数(LOT)和垂直燃烧(UL-94)等级，数据如下表所示：
Figure BDA0002656353450000041
Figure BDA0002656353450000051
由上述表格可得，绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶的极限氧指数达到35～43，UL-94等级为V-0，相对于纯聚乙烯醇气凝胶具有优异的热稳定性和难燃性，同时还具有优异的过滤和重金属吸附性能。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将聚乙烯醇溶解于去离子水中，配成聚乙烯醇水溶液；
步骤二、将聚乙烯醇水溶液与植酸按预设比例混合；
步骤三、将混合溶液依次进行微波加热和冷冻干燥，得到阻燃聚乙烯醇气凝胶材料。
2.根据权利要求1所述的一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法，其特征在于：在步骤一中，聚乙烯醇水溶液的溶液浓度为5％。
3.根据权利要求2所述的一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法，其特征在于：在步骤二中，植酸溶质的量是聚乙烯醇溶质的20％～40％。
4.根据权利要求3所述的一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法，其特征在于：在步骤二中，将聚乙烯醇水溶液与植酸混合后，在常温下搅拌均匀，搅拌时间15min～20min。
5.根据权利要求1所述的一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法，其特征在于：在步骤三中，将混合溶液放入微波炉中，通过微波进行加热处理，加热时间为2～3min，微波功率760～1000W。
6.根据权利要求1所述的一种绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶制备方法，其特征在于：在步骤三中，将加热后的混合溶液在低温下预冻，预冻温度-60℃～-90℃，预冻时间30min～50min，将预冻结束的混合溶液放入冻干机冷中冷冻干燥，冻干干燥结束后即得绿色阻燃聚乙烯醇气凝胶材料。
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