[发明专利]一种壳聚糖水凝胶材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种壳聚糖水凝胶材料及其制备方法与应用，该制备方法具体包括以下步骤：(a)配制无机金属盐的水溶液，之后在该水溶液中加入壳聚糖，进行第一次搅拌，后抽滤，得到均匀的壳聚糖溶胶；(b)在步骤(a)得到的壳聚糖溶胶中加入交联剂水溶液，加入的同时进行第二次搅拌，后静置老化，即得到所述壳聚糖水凝胶材料。该壳聚糖水凝胶材料可用于制备金属氧化物气凝胶材料。与现有技术相比，本发明制备得到的壳聚糖凝胶材料能耗低、成本低、无毒、天然可降解、可根据外界环境变化做出相应改变，且经常压干燥处理后可方便储存携带，是一种性能极佳的“智慧型”超储水材料，且制备方法简单。

技术领域

本发明涉及水凝胶制备技术领域，具体涉及一种壳聚糖水凝胶材料及其制备方法与应用。

背景技术

水凝胶是一种由聚合物分子链所构成的具有三维多孔网络结构的超亲水材料。根据制备原料的不同，水凝胶主要分为两类：第一类为合成水凝胶，例如聚丙烯酸水凝胶、聚丙烯酰胺水凝胶及聚乙烯醇水凝胶等，此类水凝胶的网络结构由化学合成的聚合物分子链所构成。第二类为天然水凝胶，例如壳聚糖水凝胶、纤维素水凝胶及琼脂水凝胶等，此类水凝胶的网络结构由天然的聚合物高分子链所构成。

与天然水凝胶相比，合成水凝胶具有使用寿命长、力学强度高及储水性能强等特点，然而其制备工艺更为复杂。合成水凝胶的制备通常需要加入引发剂及交联剂，以实现单体原料的自由基聚合反应，进而使得生成的聚合物高分子链通过化学交联反应实现交联。此外，合成水凝胶的单体原料往往价格昂贵，且所使用的引发剂通常具有较强的毒性，会对环境造成污染。因此，寻找一种低成本且天然无毒的制备原料，通过简单的合成工艺制备一种具有可循环使用性能、储水性能强、力学强度高的天然水凝胶具有极为重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种具有可循环使用性能、储水性能强、力学强度高的壳聚糖凝胶材料及其制备方法与应用，制备得到的壳聚糖凝胶材料能耗低、成本低、无毒、天然可降解、可根据外界环境变化做出相应改变，且经常压干燥处理后可方便储存携带，是一种性能极佳的“智慧型”超储水材料。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种壳聚糖凝胶材料的制备方法，该制备方法具体包括以下步骤：

(a)配制无机金属盐的水溶液，之后在该水溶液中加入壳聚糖，进行第一次搅拌，搅拌均匀后抽滤，得到均匀的壳聚糖溶胶；

(b)在步骤(a)得到的壳聚糖溶胶中加入交联剂水溶液，加入的同时进行第二次搅拌，后静置老化，即得所述壳聚糖水凝胶材料。

优选地，步骤(a)中，所述的无机金属盐与壳聚糖的质量比为1:(0.8～2.5)；

步骤(b)中，所述的交联剂水溶液与壳聚糖溶胶的体积比为1:(2.4～6)。

优选地，步骤(a)中，所述的无机金属盐为无机铝盐或无机铬盐，所述的无机铝盐具体为氯化铝、硝酸铝或硫酸铝，所述的无机铬盐具体为氯化铬或硝酸铬；

步骤(b)中，所述的交联剂水溶液为甲醛水溶液或乙二醛水溶液，其中甲醛水溶液的质量分数为8～36％，乙二醛水溶液的质量分数为12～30％。

优选地，步骤(a)中，第一次搅拌的时间为2～3d，转速为800～1000r/min；

步骤(a)中，抽滤的时间为10～30min。

优选地，步骤(b)中，静置老化的时间为5～8d；

步骤(b)中，第二次搅拌的时间为5～10min，转速为500～700r/min。第二次搅拌的转速小于第一次搅拌的转速即可。

一种采用该制备方法得到的壳聚糖水凝胶材料。壳聚糖水凝胶材料密度为0.9～1.2cm³/g，杨氏模量为13～131kPa，可储存自身质量5倍以上的水。