[发明专利]一种聚乙烯醇-壳聚糖-氧化石墨烯海绵及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚乙烯醇‑壳聚糖‑氧化石墨烯海绵及其制备方法，包括以下步骤：先将聚乙烯醇在热水中溶解，得到聚乙烯醇水溶液；再往其中依次加入壳聚糖、氧化石墨烯、发泡剂、无机酸与甲醛，搅拌混合；把混合液倒入模具，固化成型，即得到聚乙烯醇‑壳聚糖‑氧化石墨烯海绵。与现有技术相比，本发明有以下显著特点：1)所制备的海绵具有三种材料单独使用时不具备的优点；2)聚乙烯醇‑壳聚糖‑氧化石墨烯海绵的吸水倍率在1410％以上，最高达到1920％。湿态压缩模量在40‑60KPa之间，具有软硬度合适，压缩回弹性良好等优点；3)通过调控海绵配方中各组分的含量，可调控海绵的吸水能力、吸有机液体能力、湿态压缩模量等性能。

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯醇-壳聚糖-氧化石墨烯海绵及其制备方法，属于高分子材料科学领域。

背景技术

聚乙烯醇是目前产量最大的水溶性高分子，是具有半结晶结构的白色粉末状高分子，具有良好的组织相容性，无毒副作用。聚乙烯醇能形成柔韧性好，抗张强度高的膜。聚乙烯醇分子链上的羟基可以与羰基化合物的羰基发生反应生成缩醛化合物，其中聚乙烯醇缩甲醛海绵材料具有一定的吸水能力，吸液后海绵具有可压缩回弹性，因而在医疗卫生、日益清洁等领域得以广泛应用。

壳聚糖是甲壳素部分脱乙酰后的产物，是一类结构类似于纤维素的碱性氨基多糖大分子。壳聚糖具有生物相容性好、来源丰富等优点，是环境可再生资源。壳聚糖的糖苷键是半缩醛结构，对酸不稳定，使其能溶于酸性溶液，壳聚糖上的氨基通过结合负电子来抑制细菌。壳聚糖的抑制细菌活性，使其在医药、环保、化妆品和食品等领域有着广泛的应用。

石墨烯是一种新型二维纳米材料，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度仅为一个碳原子层，具有优异的物理性能。但是石墨烯容易在溶液中与固体状态下聚集，从而极大程度地限制了石墨烯的应用。而氧化石墨烯作为石墨烯的氧化物，其表面含有大量的羟基、羧基、羰基与环氧基等官能团，很容易分散在水或有机溶剂中，有利于其均匀分散及成型加工。

目前研究主要集中在纯聚乙烯醇海绵上，对于聚乙烯醇-壳聚糖海绵的报道较少，聚乙烯醇-壳聚糖海绵的吸水能力有待进一步提高，湿态压缩性能有待进一步优化。

发明内容

为了解决上述存在的问题与缺陷，本发明提供一种聚乙烯醇-壳聚糖-氧化石墨烯海绵及其制备方法，制备的海绵具有良好的吸水能力与吸有机液体能力，湿态海绵有良好的柔韧性和粘弹性，生物相容性好，并且具有成本低、工艺简单等优点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种聚乙烯醇-壳聚糖-氧化石墨烯海绵，其组分及其组分含量为：聚乙烯醇10-15％，壳聚糖1-3％、无机酸6-10％，甲醛15-20％，发泡剂1-3％，氧化石墨烯0.1-1％和水余量。

按上述方案，所述的无机酸为盐酸或硫酸。

按上述方案，所述的发泡剂为正戊烷、正己烷、正庚烷、异丁烷或异戊烷中的一种或多种的混合。

所述的聚乙烯醇-壳聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法，包括以下步骤：先将聚合度在1700-2400的聚乙烯醇在80-95℃的热水中溶解，得到聚乙烯醇水溶液；再往聚乙烯醇水溶液中依次加入壳聚糖、氧化石墨烯、发泡剂、无机酸与甲醛，搅拌混合，各原料所占重量百分比：聚乙烯醇10-15％，壳聚糖1-3％、无机酸6-10％，甲醛15-20％，发泡剂1-3％，氧化石墨烯0.1-1％和水余量；把混合液倒入模具，固化成型，即得到聚乙烯醇-壳聚糖-氧化石墨烯海绵。

按上述方案，所述的搅拌混合温度在25-35℃，搅拌混合时间为0.5-2小时。

按上述方案，固化成型的温度为50-75℃，固化成型时间为6-12小时。

按上述方案，所述的无机酸为盐酸或硫酸。

按上述方案，所述的发泡剂为正戊烷、正己烷、正庚烷、异丁烷或异戊烷中的一种或多种的混合。