[发明专利]一种生物质水凝胶及其制备方法

说明书

本发明属于水凝胶技术领域。本发明提供了一种生物质水凝胶，由羟乙基纤维素、聚乙烯醇、纤维素纳米纤丝、氢氧化钠溶液、氧化石墨烯、铁盐、环氧氯丙烷和水制备得到。在成胶过程中，纤维素纳米纤丝作为增强材料，具有极大的表面能，可以与氧化石墨烯结合，形成三维立体结构，有效的提高水凝胶的强度；而且本发明中引入了氧化石墨烯，其中的羧基与铁离子结合形成配位键，配位键的结合和断裂是可逆的，在水凝胶破损后进行自修复。本发明还提供了生物质水凝胶的制备方法，将除环氧氯丙烷的原料进行混合，充分的搅拌后滴加环氧氯丙烷，搅拌均匀静置偶联即可得到。本发明提供的方法简单高效，工艺要求低，无特殊工艺和器材的要求，适合大规模的制备。

技术领域

本发明涉及水凝胶技术领域，尤其涉及一种生物质水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是由亲水性聚合物链构成的网络，有时也叫做胶体凝胶，以水相分散胶体的状态存在。亲水性聚合物链通过交联结合形成三维固体，由于内部交联的存在，水凝胶网络的结构完整性不会因高含水率而溶解，水凝胶是具有高吸水性的聚合物网络，最初对水凝胶的研究主要集中在相对简单的化学交联聚合物网络上，以研究其基本特征，例如溶胀/溶胀动力学和平衡，溶质扩散，体积形变和滑动摩擦等。随着水凝胶研究的不断发展，水凝胶被应用到“响应”网络中，但是水凝胶在机械上太软或太脆，在使用过程中会因为外部环境的影响从而导致水凝胶的破损，更换水凝胶需要增加大量的成本，因此，如何在提高水凝胶机械性能的同时还尽量降低水凝胶的损耗，成为了亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种生物质水凝胶及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种生物质水凝胶，包含下列原料：羟乙基纤维素、聚乙烯醇、纤维素纳米纤丝、氢氧化钠溶液、氧化石墨烯、铁盐、环氧氯丙烷和水；

所述羟乙基纤维素和聚乙烯醇的质量比为0.6～0.8：1；

所述羟乙基纤维素和纤维素纳米纤丝的质量比为0.6～0.8：0.4～0.5；

所述羟乙基纤维素和氢氧化钠溶液的质量体积比为0.6～0.8g：8～10mL；

所述羟乙基纤维素和氧化石墨烯的质量比为0.6～0.8：0.2～0.3；

所述羟乙基纤维素和铁盐的质量比为0.6～0.8：1.1～1.2；

所述羟乙基纤维素和环氧氯丙烷的质量体积比为0.6～0.8g：1.1～1.3mL；

所述羟乙基纤维素和水的质量体积比为0.6～0.8g：18～22mL。

作为优选，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.8～1.2mol/L。

作为优选，所述纤维素纳米纤丝的长度为3600～4800nm，所述纤维素纳米纤丝的直径为45～55nm；

所述铁盐为硝酸铁、氯化铁或硫酸铁。

本发明还提供了所述生物质水凝胶的制备方法，包含下列步骤：

(1)将羟乙基纤维素、聚乙烯醇、纤维素纳米纤丝、氢氧化钠溶液、氧化石墨烯、铁盐和水混合，得到混合溶液；

(2)将环氧氯丙烷和混合溶液混合后静置即得所述生物质水凝胶。

作为优选，所述步骤(1)中混合的温度为50～70℃。

作为优选，所述步骤(1)中混合的方式为搅拌，所述搅拌的转速为200～230rpm，所述搅拌的时间为2～3h。

作为优选，所述步骤(2)中混合的方式为在搅拌状态下将环氧氯丙烷滴加进混合溶液中；

所述滴加的速率为1～2mL/min。