[00150041]高性能纤维素基吸水材料的研究与应用

1.课题来源与背景 该技术来源于广州市科技计划项目（201506010101）,属于高分子材料领域。 2.技术原理及性能指标 以纤维素及其阳离子衍生物为原料,通过化学交联制备新型水凝胶,具有超吸水性、生物相容性、抗菌性和良好的力学性能;开发一系列新型纤维素/粘土纳米复合水凝胶,揭示水凝胶网络结构与流变性、力学性能以及溶胀能力之间的关系;制备季铵化海鞘纤维素纳米晶体增强纤维素基水凝胶,达到平衡溶胀状态的压缩强度增加3倍,在模拟体液葡萄糖中达到了500 g/g以上;纤维素基水凝胶的溶胀率为79-123 g/g,远远大于商业化纸尿裤的53 g/g。 3.技术的创造性和先进性 以农林生物质含量最丰富的天然高分子纤维素作为主要原材料,以高分子物理、纤维素化学、材料科学以及生理学为理论基础,从分子水平控制材料的结构,制备高吸水性、可生物降解的新型纤维素吸水材料。针对纸尿裤核心吸水材料的特点,设计高吸水性纤维素基水凝胶、无机纳米/纤维素基复合水凝胶和整体型纤维素基吸水材料,并研究纤维素基吸水材料的溶胀性、吸尿液能力、生物相容性、 抗菌性以及可生物降解等性能。本项目研发产品的吸收效率更高、韧性更强、使用更安全、产品更环保,可解决传统纸尿裤存在的各种问题,具有广阔的应用前景。 4.技术的成熟程度、适用范围和安全性 本项目以纤维素为原料,合成高亲水性纤维素衍生物,制备高亲水性纤维素基水凝胶。纤维素季铵盐/纤维素水凝胶的溶胀率分布在206.6g/g到983.9g/g之间,表现出超吸水性,并具备良好的抗菌性。商业化婴儿纸尿裤（帮宝适）芯体对合成尿的溶胀率为53 g/g,而未经海鞘纤维素纳米晶体增强的水凝胶对合成尿的溶胀率高达123 g/g,随着海鞘纤维素纳米晶体的引入,溶胀率逐渐下降到80-97 g/g,仍然远远高于纸尿裤芯体的溶胀率。海鞘纤维素纳米晶体增强的纤维素基水凝胶,具有更好的力学性能,生物相容性和可生物降解性,可以作为纸尿裤的新型芯体,具有较好的应用前景。