[发明专利]一种高强度γ-聚谷氨酸水凝胶

说明书

本发明涉及一种高强度γ‑聚谷氨酸水凝胶，所述水凝胶中含有γ‑聚谷氨酸、锂藻土和水。所述高强度γ‑聚谷氨酸水凝胶的制备方法包括以下步骤：将8‑20％的γ‑聚谷氨酸溶解于蒸馏水中，得到第一反应溶液；根据γ‑聚谷氨酸与锂藻土的不同配比加入锂藻土，得到第二反应溶液；向第二反应溶液中加入交联剂，搅拌均匀，调节体系的pH，50℃下反应24h。按上述方法制备的γ‑聚谷氨酸纳米杂化水凝胶具有较高的机械强度，且对盐水具有较好的吸附性能。该水凝胶适用于需较强机械强度的环境，在材料、纺织等领域具有潜在应用价值。

本申请是如下专利申请的分案申请，原申请的申请号：201410255636.0，申请日：2014-6-10，发明名称：一种高强度γ-聚谷氨酸水凝胶的制备方法

技术领域

本发明属于水凝胶领域，具体涉及一种高强度γ-聚谷氨酸水凝胶及其制备方法。

背景技术

γ-聚谷氨酸是由微生物合成的一种细胞外生物高分子氨基酸聚合物，经化学交联剂、γ-射线照射或其他方式交联可形成具有三维网络结构的高吸水凝胶，具有吸水性、吸湿性和保水等性能，可吸收自身质量数百倍至数千倍的水量，吸水后膨胀，加压后水分不会脱去，还具有可再生性和生物可降解性能，是一种对自然环境友好的保水性材料。可应用于农业、食品、化妆品、卫生用品、生物医学等领域。

但在使用中普遍发现，γ-聚谷氨酸水凝胶吸水后变得软弱，机械性能较差，在应用上会有很大局限。此外，γ-聚谷氨酸水凝胶对纯水可达到数千倍的吸水，但在离子溶液环境如盐水中，水凝胶的吸液能力会出现大幅下降。在实际应用中，水凝胶常处于需要一定力学强度的环境与有一定浓度的离子环境中。因此提高水凝胶的机械性能和对离子溶液的吸液性能是亟待解决的问题。

现阶段制备高强度水凝胶的方法大致可分为物理方法与化学方法。物理方法主要通过冷冻-解冻或定向冷冻的方式将大分子链段在某一个运动状态下结合在一起，形成结晶、半结晶状态的水凝胶，常用于存在可以自由移动的分子链，且存在比较强的分子链间相互作用的水凝胶中。(化工新型材料，2001，11：18-20)化学方法则是在水凝胶的交联过程中引入特殊的交联中心，或是改变链段的长短进行交联，得到具有规整结构的水凝胶，如引入特殊的交联中心、利用均一的高分子链长度以及超分子自组装技术等。综上所有的方法中，具有代表性的有拓扑水凝胶、纳米杂化水凝胶、互穿/半互穿双网络水凝胶等。

拓扑结构凝胶是具有8字型交联点的水凝胶，但是它的制备工艺复杂，方法并不具有通用性，目前报道的拓扑水凝胶主要集中在PEG-α-CD体系。(高分子通报，2008，03：1-6)纳米杂化水凝胶是是通过在水凝胶中加入无机纳米粒子，利用有机/无机交替堆砌排列，杂化形成特殊的水凝胶微结构。这种方法结合了物理交联和化学交联的优点，可以极大地提高水凝胶的强度。互穿网络水凝胶指的是维持水凝胶基本框架的交联的刚性第一网络，以及贯穿其中的交联度很低甚至不交联的柔性第二网络。两种网络聚合物相互贯穿而形成的交织网络聚合物称为互穿网络水凝胶，若两种聚合物中只有一种能发生交联而另一种为线型聚合物，则称为半互穿网络水凝胶。

这些结构的水凝胶不论耐盐性或机械性能，多少都得到了一定改善。但相比其它两种结构，纳米杂化水凝胶的耐盐性与机械性能都得到很大提高，因此选用加入锂藻土纳米材料对γ-聚谷氨酸水凝胶进行杂化，得到一种耐盐性与机械性能俱佳的高强度纳米杂化水凝胶。

发明内容

本发明提供了一种高强度γ-聚谷氨酸水凝胶，包括γ-聚谷氨酸、锂藻土、交联剂和蒸馏水。

所述高强度γ-聚谷氨酸水凝胶的制备方法包括：取γ-聚谷氨酸溶解于蒸馏水中，得到γ-聚谷氨酸第一反应溶液；按锂藻土与γ-聚谷氨酸质量比0.3-2：1的配比将锂藻土加入第一反应溶液中，得到第二反应溶液；在第二反应溶液中加入交联剂，搅拌均匀，调节反应溶液pH环境为2-12，在50℃恒温条件下反应24h；反应结束后将形成的水凝胶取出。