[发明专利]墨汁黑色素纳米粒子复合凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种墨汁黑色素纳米粒子复合凝胶及其制备方法，该方法包括将墨汁冻干、研磨成墨汁粗粉末；将墨汁粗粉末与纯水混匀，在10000～20000rpm条件下匀浆5～15min，得到黑色悬浊液；将黑色悬浊液超声细胞粉碎处理后，离心并冻干，得到墨汁细粉末；将墨汁细粉末、高分子单体、粘土加入去离子水中，搅拌10～20min，得到处理混合液；向处理混合液中加入催化剂和引发剂，搅拌均匀，倒入模板，在20～40℃的环境下，交联聚合0.5～2h，得到墨汁黑色素纳米粒子复合凝胶。根据本发明实施例，该方法可制备均一稳定、高吸光度、高强度的墨汁天然黑色素纳米粒子复合凝胶。

技术领域

本发明涉及复合凝胶技术领域，具体涉及一种墨汁黑色素纳米粒子复合凝胶及其制备方法。

背景技术

乌贼、鱿鱼等头足类生物的墨汁是他们遇到天敌时喷出的黑色混悬液，能够混乱天敌视野，以此逃生。在加工过程中，墨汁属于下脚料，通常被丢弃，造成极大的资源浪费。墨汁的主要成分是天然黑色素纳米粒子，并含少量蛋白多糖等，粒子呈较均一的球型,直径约为100-200nm。目前，科学家们发现头足类生物的墨汁不仅具有抗菌、抗肿瘤、热疗、止血、抗氧化等生物活性，墨汁纳米粒子作为一种可生物降解的天然黑色素，更加安全，无毒，无污染，在光保护、重金属吸附、能量存储、水处理等功能材料领域也表现出巨大的应用潜力。但总的来说，乌贼墨纳米粒子功能材料的开发方兴未艾，但现有的制备手段比较单一，材料的稳定性、机械性能难以满足实际应用的要求，因此设计开发新型、耐用的墨汁纳米粒子功能材料具有迫切的需求。

水凝胶作为一类极为亲水的三维网络结构高分子载体材料，对外界具有多重响应性，在生物、医药、环境、能源等领域具有广泛的应用。通过复合、改性、集成等手段，多功能的水凝胶复合材料被陆续开发出来，如传感器、人造皮肤、海水淡化、能量转换器等，成为新一代智能材料重要的一员。其中，纳米粒子复合的新型水凝胶网络，能够发挥纳米粒子和高分子网络的协同功能，是功能水凝胶的重要分支之一。目前，常见的纳米粒子包括粘土、氧化硅、合成有机纳米粒子等，墨汁天然黑色素纳米粒子复合的水凝胶网络未见报道。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提供一种墨汁黑色素纳米粒子复合凝胶的制备方法。该方法通过氢键、静电等物理作用，将墨汁纳米粒子、无机纳米粒子与高分子网络复合交联，制备均一稳定、高吸光度、高弹性的墨汁黑色素纳米粒子复合凝胶，以提升墨汁天然黑色素纳米粒子复合材料的功能和应用领域。

为此，在本发明的一方面，本发明提出了一种墨汁黑色素纳米粒子复合凝胶的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将墨汁冻干、研磨成无反光颗粒的墨汁粗粉末；

(2)将所述墨汁粗粉末与纯水按质量比1:20混匀，在10000～20000rpm条件下匀浆5～15min，得到黑色悬浊液；

(3)将所述黑色悬浊液超声细胞粉碎处理后，离心并冻干，得到墨汁细粉末；

(4)将所述墨汁细粉末、高分子单体、粘土加入去离子水中，搅拌10～20min，得到处理混合液；其中，墨汁细粉末、高分子单体、粘土与去离子水的质量比为：(0.001～0.02):1:(0.5～2.0):10；

(5)向所述处理混合液中加入催化剂和引发剂，搅拌均匀，倒入模板，在20～40℃的环境下，交联聚合0.5～2h，得到墨汁黑色素纳米粒子复合凝胶；其中：催化剂在处理混合溶液中的质量百分比为0.4～0.8％，引发剂在处理混合溶液中的质量百分比为0.2～0.46％。