Fabrication of thermo-sensitive lignocellulose hydrogels with switchable hydrophilicity and hydrophobicity through an SIPN strategy.
Fabrication of thermo-sensitive lignocellulose hydrogels with switchable hydrophilicity and hydrophobicity through an SIPN strategy.
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通过 SIPN 策略制备亲水性和疏水性可切换的热敏木质纤维素水凝胶
DOI：
10.1039/c9ra05575d
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发表时间：
2019-09-18
期刊：
影响因子：
3.9
通讯作者：
Cao, Yunfeng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xia, Jianyu;Liu, Zhulan;Chen, Yan;Wang, Zhiguo;Cao, Yunfeng
本文以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)为原料，采用半互穿聚合物网络(SIPN)策略，在LiCl/DMSO溶剂体系中制备了不同木素含量的木质纤维素温敏性水凝胶。将碱木素与木质纤维素/LiCl/DMSO溶液混合制备复合水凝胶，客观分析了木质素的存在状态对水凝胶性能的影响。由于聚NIPAAm和木质纤维素的物理缠绕作用，SIPN水凝胶表现出更好的力学性能。复合水凝胶中外加木质素的存在有利于力学性能的改善。通过改变木质素的存在状态和含量可以调节SIPN水凝胶的力学性能和形态。此外，所制备的SIPN水凝胶在20℃时表现为亲水性，在45℃时迅速转变为疏水性。在45℃时，所有SIPN水凝胶在油/水混合物中都表现出明显的吸油性。此外，不同的木质素在水凝胶中的存在状态导致了不同的低临界溶液温度(LCST)。本研究为制备增强的温敏性水凝胶提供了一条可行的途径，并开发了一种通过控制木质素的存在状态和含量来调节水凝胶的形态和吸附性能的方法。
Herein, thermo-sensitive lignocellulose hydrogels with varying lignin contents were fabricated with N-isopropylacrylamide (NIPAAm) by a semi-interpenetrating polymer network (SIPN) strategy using a LiCl/DMSO solvent system. Soda lignin mixed with the lignocellulose/LiCl/DMSO solution was also used to prepare the composite hydrogels, and the influence of the existential state of lignin on the hydrogel properties was analyzed objectively. The SIPN hydrogels exhibited more favorable mechanical properties due to the physical entanglement of poly-NIPAAm and lignocellulose. The presence of externally added lignin in the composite hydrogels is beneficial for mechanical improvement. Both the mechanical properties and the morphologies of the SIPN hydrogels can be tuned by varying the existential state and content of lignin. Furthermore, the prepared SIPN hydrogels showed rapid conversion from being hydrophilic at 20 °C to being hydrophobic at 45 °C. All SIPN hydrogels exhibited obvious oil absorbency in an oil/water mixture at 45 °C. Moreover, the different lignin existential states in the hydrogels resulted in different lower critical solution temperatures (LCST). This study provides a feasible route to produce reinforced thermo-sensitive hydrogels and develops a method for tailoring the morphology and the absorption properties of hydrogels by controlling the existential state and content of lignin.
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