[发明专利]一种树状分子/羧甲基纤维素超吸水凝胶及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种树状分子/羧甲基纤维素超吸水凝胶及其制备和应用。由树状分子和羧甲基纤维素在交联剂的作用下合成。树状分子为聚酰胺‑胺树状分子，交联剂为环氧氯丙烷。将羧甲基纤维素完全溶解于碱性溶液中；将酸中和后的聚酰胺‑胺树状分子加入到羧甲基纤维素溶液中，充分搅拌均匀；加入环氧氯丙烷，在20～40℃下搅拌直至分散均匀，然后于55～65℃下保温反应2～4小时；所得产物经洗涤、干燥后得到树状分子/羧甲基纤维素超吸水凝胶。本发明所述树状分子/羧甲基纤维素超吸水凝胶的吸水、保水、再溶胀、吸生理溶液和抗菌性能均可通过改变树状分子用量、羧甲基纤维素浓度和交联剂用量加以调节，且产物可生物降解，具有环保特性。

技术领域

本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种树状分子/羧甲基纤维素超吸水凝胶及其制备和应用。

背景技术

现代日常生活中超吸水凝胶广泛应用于卫生、农业、化工、建筑、化妆品和医药等行业，用量巨大，目前主要来源于聚丙烯酸等合成高分子材料。然而，随着近年来石油资源的紧缺，以及人们对环境保护和资源可持续发展的日益重视，天然高分子基超吸水凝胶成为研究前沿和热点方向之一。

纤维素为地球上储量最丰富的可再生生物质资源，未来有望成为主要的化学资源之一。纤维素是由β-(1→4)-D-吡喃葡聚糖构成的线性高分子化合物，具有良好的生物相容性和降解性，但是，其存在难溶于水、热塑性差、不具有抗菌性等缺点，这很大程度限制了其应用范围。羧甲基纤维素是一种纤维素羧甲基化的产物，因其分子链中含有大量的羧基和羟基，有效克服了纤维素难溶于水的问题。当前羧甲基纤维素水凝胶的研究主要集中在吸水倍率不高的功能水凝胶。此外，羧甲基纤维素自身并没有抑菌性能，因此其水凝胶在卫生和医疗领域的应用也受到了一定限制。通常制备抗菌性水凝胶的方法是在水凝胶中引入无机抑菌剂Ag⁺，但这种方法引起了人们对安全隐患的忧虑。

树状分子是通过支化单元逐步重复反应得到的具有树状高度支化结构的大分子。由于其结构和体积的精确可控性，以及较多功能基团的存在，使得近年来备受广泛关注。

发明内容

针对现有产品和技术的不足，本发明目的在于提供一种具有优异的吸水、保水、再溶胀、吸生理溶液和抗菌性能的树状分子/羧甲基纤维素超吸水凝胶及其制备方法和应用。

为实现上述目的，采用技术方案如下：

一种树状分子/羧甲基纤维素超吸水凝胶，由树状分子和羧甲基纤维素在交联剂的作用下合成。

按上述方案，所述树状分子为聚酰胺-胺树状分子。

按上述方案，所述交联剂为环氧氯丙烷；交联剂的用量大于羧甲基纤维素用量的35wt％。

按上述方案，所述树状分子的用量为羧甲基纤维素用量的1～50wt％。

上述树状分子/羧甲基纤维素超吸水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

1)将羧甲基纤维素完全溶解于碱性溶液中；

2)将酸中和后的聚酰胺-胺树状分子加入到羧甲基纤维素溶液中，充分搅拌均匀；

3)加入环氧氯丙烷，在20～40℃下搅拌直至分散均匀，然后55～65℃下保温反应2～4小时；

4)所得产物分别采用去离子水和乙醇洗涤、干燥后得到树状分子/羧甲基纤维素超吸水凝胶。

上述方案中，步骤1所述碱性溶液为NaOH溶液。

上述方案中，步骤2所述酸为盐酸溶液。

上述方案中，步骤4所述干燥为冷冻干燥或低温烘干；低温干燥的温度低于60℃。

上述树状分子/羧甲基纤维素超吸水凝胶在个人卫生和医用材料领域的应用。