简介
具有高孔隙率、低密度、轻质的多孔材料在包装、建筑、医疗卫生和化工等领域具有广
泛的应用前景。随着人们环保意识的增强和“双碳”战略的需求,利用可再生、可生物降解的
纤维素制备多孔材料已成为近年来的研究热点。
纸浆泡沫是一种廉价、环保的新型多孔材料。它以纸浆纤维为原料,成型机理是,利用
快速搅拌下表面活性剂在纸浆纤维分散液中发泡,阻止纤维絮聚,而形成均匀的多孔结构,
滤水干燥后制得泡沫。但单独使用纸浆纤维制备的泡沫材料强度差、易燃、易染菌,无法满
足实际应用的要求。
青岛能源所采用硼离子交联策略,并结合壳聚糖和少量阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)的
协同,开发出一种高强、耐火、抗菌的纸浆泡沫。研究证实,由于硼离子可以与纤维素和壳
聚糖的羟基形成牢固的共价键结合,纤维素、壳聚糖和CPAM之间又存在静电结合与分子间
氢键作用,这些组分间相互作用的协同使所得纸浆泡沫的机械强度又进一步大幅提升,其在
50%应变条件下的压缩强度是同等硼离子交联但不含壳聚糖和CPAM纸浆泡沫的6倍,且高
于目前报道的大部分纤维素基多孔材料。值得指出的是,用量仅为0.5%(相对于纸浆的绝
干重)的CPAM可以取代30%的壳聚糖用量,并获得具有相同机械强度的纸浆泡沫,这可大
幅降低纸浆泡沫的制备成本。同时,由于硼离子、壳聚糖和CPAM的协同作用,该纸浆泡沫
兼具优异的防火(不易点燃)、隔热、抗菌和吸音性。此外,在泡沫制备过程中产生的滤液
可以完全回用,确保过程清洁,具备规模化应用的潜力。