[发明专利]一种利用pH值在6～8的壳聚糖溶液制备的壳聚糖凝胶材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种利用pH值在6～8壳聚糖溶液制备壳聚糖凝胶材料的方法，包括以下步骤：(1)配制分散液；(2)将壳聚糖加入分散液中，控温在冰点至35℃，向溶液中通入二氧化碳，同时搅拌使壳聚糖溶解，经过脱泡后得到透明的pH值在6～8的壳聚糖溶液；(3)将壳聚糖溶液通过加热或者加入化学交联剂发生化学反应或者直接浸入到凝固浴中再生得到壳聚糖凝胶；(4)壳聚糖水凝胶和有机凝胶经过干燥后得到壳聚糖气凝胶。本发明的有益效果：所提供的溶解方法在pH值在6～8的环境中进行，能够有效地减弱壳聚糖分子链的降解，壳聚糖溶液稳定性高；壳聚糖的溶解过程高效、节能、绿色环保。制备壳聚糖凝胶的方法容易实现规模化生产，没有强酸性强碱性物质残留。

技术领域

本发明属于天然高分子合成领域，具体涉及利用pH值在6～8的壳聚糖溶液制备的壳聚糖凝胶材料及其制备方法。

背景技术

壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物，当甲壳素的脱乙酰度在55％以上时，甲壳素转变为可以溶解在酸性水溶液中的壳聚糖。壳聚糖具有良好的生物相容性和生物可降解性，能够促进伤口的愈合，具有止血作用。将壳聚糖溶解后得到壳聚糖溶液可以制备壳聚糖纤维、壳聚糖膜、壳聚糖水凝胶、壳聚糖气凝胶、壳聚糖微球等新材料，在分离吸附、生物医用材料、柔性电子器件、隔热材料等领域有良好的应用前景。

壳聚糖的分子内和分子间存在大量的氢键，因此难以溶解在水和常见的有机溶剂中。传统的方法是使用低浓度的醋酸或盐酸水溶液溶解壳聚糖，但是壳聚糖在酸性水溶液中容易发生壳聚糖分子链的降解。最近，研究者们开发出一些溶解壳聚糖的碱性水溶剂。目前用于溶解壳聚糖的碱性水溶剂包括氢氧化锂-氢氧化钠-尿素的组合(专利201110099176.3)，氢氧化锂-氢氧化钾-尿素的组合(专利201310405191.5)，氢氧化钠-尿素的组合(Zhang W,Xia W.Dissolution and stability of chitosan in a sodiumhydroxide/urea aqueous solution[J].Journal of Applied Polymer Science,2014,131(3):1082-1090.)和氢氧化锂-尿素的组合(Li C,Han Q,Guan Y,et al.Michaelreaction of chitosan with acrylamides in an aqueous alkali–urea solution[J].Polymer Bulletin,2015,72(8):2075-2087.)。具体的溶解方法是先将壳聚糖加入到这些碱性水溶剂中浸泡，再将混合物冷冻结冰，最后在室温下解冻和搅拌，经过一次或多次冷冻-解冻以后，壳聚糖完全溶解。冷冻-解冻过程消耗大量的能源，这对于工业化应用十分不利，因此，制备壳聚糖碱性水溶液的效率有待提高。

纯水的pH值随温度变化而改变，它的范围在6～8之间。除了酸性和碱性水溶剂，关于pH值在6～8水溶剂溶解壳聚糖的报道还是空白。相较于强碱性水溶剂和酸性水溶剂，壳聚糖在pH值在6～8的水溶剂中更加稳定，不易发生壳聚糖分子链的降解。在强酸性或强碱性环境下溶解壳聚糖，其溶液在处理或进一步加工成水凝胶、气凝胶的过程可能存在壳聚糖进一步降解的问题，进而影响凝胶的性能，同时对反应体系的酸碱度有一定影响，对于其他试剂的选择会产生一定的限制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于pH值在6～8的环境下溶解壳聚糖得到的壳聚糖溶液用于制备壳聚糖凝胶材料的方法。

本发明提供的方法使得壳聚糖的溶解在pH值在6～8的环境中进行，能够有效地降低壳聚糖分子的降解，形成的壳聚糖溶液更稳定，再进一步制备壳聚糖凝胶材料，填补了pH值在6～8的壳聚糖溶液制备壳聚糖凝胶材料的空白。本发明的壳聚糖水凝胶、气凝胶一方面可以作为传统水凝胶的替代品在伤口敷料、护肤品、化妆品、隔热材料、隔音材料等领域有广泛的应用；另一方面，作为凝胶状的壳聚糖材料作为载体在催化、细胞培养等领域有潜在的应用，此外，在制备壳聚糖膜的过程中还能够引入功能性基团或材料进行改性，增加功能性，扩展应用范围。

本发明提供的方案如下：