[发明专利]一种静置法制备壳聚糖/芳纶纳米纤维复合水凝胶的方法

说明书

一种静置法制备壳聚糖/芳纶纳米纤维复合水凝胶的方法，它涉及一种制备水凝胶的方法。本发明的目的是要解决现有方法制备的芳纶纳米纤维水凝胶无法自成一体，形状不规则，均一性和柔软性均差，影响其性能的问题。方法：一、制备芳纶纳米纤维溶液；二、将壳聚糖加入到芳纶纳米纤维溶液中；三、静置；四、在膜状凝胶上方加入去离子水，静置，得到壳聚糖/芳纶纳米纤维复合水凝胶。本发明通过静置方法制备的壳聚糖/芳纶纳米纤维复合水凝胶能够自成一体，不影响水凝胶的性能同时又保持材料的柔软性。本发明可获得壳聚糖/芳纶纳米纤维复合水凝胶。

技术领域

本发明涉及一种制备水凝胶的方法。

背景技术

近年来，水凝胶的日益发展促进了复合材料学科的发展和开发。水凝胶是一种含水量很大、固含量较低、含有大量亲水基团的、柔软湿润的、具备三维立体结构的高分子聚合物网络。冻干后的水凝胶一般呈现疏松、多孔的网络结构，而且这种网络结构有利于水凝胶保持大量水分。水凝胶的这些优异特性使其成为了目前的研究热点，人们致力于将其应用于各个领域。如：干旱地区的抗旱，在化妆品中的面膜、退热贴、镇痛贴、农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂，原油或成品油的脱水，在矿业中的抑尘剂，食品中的保鲜剂、增稠剂，医疗中的药物载体等等。值得注意的是，不同的应用领域应该选用不同的高分子原料，以满足不同的需求。

芳纶纳米纤维是一种拥有优良性能的对位芳香族聚酰胺类有机纤维。因其具有高强度、高模量、耐高温等优于一般纤维的性能而被广泛使用。除了一般纤维所必备的高强度、高模量、耐高温等性质，芳纶纳米纤维同时还具备阻燃性好、防水性好、耐化学腐蚀等优异的性质，芳纶纳米纤维优异的综合性能，使其作为一种轻质高强材料被广泛应用于军工、航空航天等方面。芳纶纳米纤维由长分子链组成，这些长分子链由聚对苯二甲酸对苯二胺(PPTA)制成，它们之间有氢键以及苯环间的π-π共轭，使得材料非常坚硬。芳纶纳米纤维由于其结构的特殊性，无论是作为主体，还是作为添加物，对复合材料的力学性能、吸附性能、耐温性能等都有很大的提升，在许多研究领域中均有着潜在的应用价值。

凝胶的形成原理是因为作为凝胶化试剂的去离子水是给质子体，会使带负电的N获得质子，纤维呈电中性，于是被破坏的氢键重新建立起来，加上苯环间的π-π共轭作用，纤维迅速析出，形成水凝胶。但如果实验所制备的芳纶纳米纤维溶液浓度较高，在制备芳纶纳米纤维与其他材料的复合水凝胶时若采用传统的边加水边搅拌的方式，部分芳纶纳米纤维会迅速析出，变成凝胶，而其他纤维仍然保持溶液状态，这将直接导致所制备的水凝胶无法自成一体，显著影响其性能，见说明书附图图1所示。因此，我们迫切需要一种较为温和的方法制备来制备水凝胶，使水凝胶均匀的自成为一体，并且不影响其性能。

发明内容

本发明的目的是要解决现有方法制备的芳纶纳米纤维水凝胶无法自成一体，形状不规则，均一性和柔软性均差，影响其性能的问题，而提供一种静置法制备壳聚糖/芳纶纳米纤维复合水凝胶的方法。

一种静置法制备壳聚糖/芳纶纳米纤维复合水凝胶的方法，是按以下步骤完成的：

一、制备芳纶纳米纤维溶液：

将芳纶纤维浸入到KOH/DMSO溶液中，再在室温下搅拌反应5～7天，得到芳纶纳米纤维溶液；

二、在室温和搅拌条件下将壳聚糖加入到芳纶纳米纤维溶液中，得到芳纶纳米纤维/壳聚糖混合液；

三、将芳纶纳米纤维/壳聚糖混合液放入容器中静置4h～12h，芳纶纳米纤维/壳聚糖混合液的表层形成一层膜状凝胶；

四、在膜状凝胶上方加入去离子水，静置3天～8天，再倾倒出容器中上层的去离子水，得到壳聚糖/芳纶纳米纤维复合水凝胶。

本发明的优点：

一、本发明制备的壳聚糖/芳纶纳米纤维复合水凝胶的整体性、成型性优于边加水边搅拌的传统制备出的水凝胶，同时还能保持材料的性能；