[发明专利]一种高吸水性壳聚糖凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种高吸水性壳聚糖凝胶的制备方法，所述高吸水性壳聚糖凝胶由丙烯醛、壳聚糖、纯水和常见酸制备而成，其制备步骤为：将壳聚糖加入至酸性水溶液中进行机械搅拌至壳聚糖完全溶解，壳聚糖溶液清亮透明；加入丙烯醛和纯水搅拌均匀，静置成胶。丙烯醛改性后的壳聚糖水凝胶具备空间网状结构，这不仅减少了水分子在水凝胶中的扩散阻力，同时也为水分子提供了更大的容纳空间，这种高吸水性壳聚糖凝胶具有大的孔径结构，较好的溶胀性能，比传统方法合成的壳聚糖水凝胶具有更高的溶胀率。本发明方法反应条件温和，制备方法简单。

技术领域

本发明属于高吸水性凝胶材料，尤其是一种高吸水性壳聚糖凝胶的制备方法。

背景技术

高吸水性水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子材料，不仅不溶于水而且能够在水中溶胀并吸收和存储大量的水。以往使用的吸水材料如纸、棉、麻等的吸水能力并不强，只有自身重量的几十倍，保水能力也相当差。而高吸水性水凝胶不仅能吸收自身重量数百甚至数千倍的水，而且具备较强的保水性能，即便是加压水也不易被挤出。并且高吸水性水凝胶能够根据外界的刺激（如pH值、温度、离子浓度、溶剂组成等）表现出不同的特性，因此广泛应用于农业、医疗、水处理及化妆品等领域。

然而，传统的高吸水性水凝胶的原料主要是丙烯酸和丙烯酰胺，它们存在着降解性差且抑菌性弱的缺点，从而限制了高吸水水凝胶在实际中的应用。之前也有壳聚糖水凝胶制备方法的报道，如CN111518305A，出发点多为提高力学性能，采用的交联剂包括醛类交联剂、缩水甘油醚类交联剂、环氧化合物、环烯醚萜类、多酚类。醛类交联剂常使用戊二醛。但戊二醛对提高壳聚糖水凝胶的吸水性能提高不够理想。

针对上述现状，本发明采用具有一定抑菌性、无毒且良好生物降解性的天然高分子壳聚糖为主要原料，经丙烯醛交联改性后，制备了具有良好溶胀性能的透明水凝胶，进一步扩大高吸水性水凝胶的应用范围。此方法在国内外未有公开报道。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种采用丙烯醛交联壳聚糖制备高吸水性水凝胶的制备方法。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种采用丙烯醛交联壳聚糖制备高吸水性水凝胶的方法，包括以下步骤：

（1）将壳聚糖加入至酸性水溶液中，机械搅拌0.5h~24h至壳聚糖完全溶解，壳聚糖溶液清亮透明；

（2）将丙烯醛加入步骤（1）得到的壳聚糖溶液中，机械搅拌混合均匀，再静置得到高吸水性壳聚糖水凝胶。

步骤（2）中，静置时间为0.5h~24h。

将步骤（2）得到的样品在一定量的纯水中溶胀，将达到溶胀平衡的水凝胶取出悬挂至没有水滴滴出，再进行称量。

溶胀率（S_R）的计算方法如公式（1）所示：

（1）

式中：W₀为溶胀前水凝胶的质量，g；W_t为溶胀平衡时水凝胶的质量，g。

作为一个优选方案，所述酸性水溶液包括冰醋酸水溶液、甲酸水溶液、盐酸水溶液、硝酸水溶液或硫酸水溶液。

作为一个优选方案，所述酸性水溶液浓度为0.01%v/v~10%v/v。

作为一个优选方案，所述每100mL酸性水溶液中掺杂壳聚糖的质量为0.1g~10g。

作为一个优选方案，所述丙烯醛事先稀释于纯水中，能够更好的与壳聚糖进行交联。

作为一个优选方案，所述每100mL壳聚糖溶液中掺杂丙烯醛为0.5mL~5mL。

作为一个优选方案，步骤（2）中，所述温度范围为0~80℃。