[发明专利]一种免回收天然聚多糖水凝胶基光催化剂预辐射合成方法

说明书

本发明提供了一种免回收天然聚多糖水凝胶基光催化剂预辐射合成方法，属于核生物技术领域。它解决了现有方法制得的天然聚多糖水凝胶基光催化剂的光催化效率低、难回收、机械性能差等技术问题。本方法是以天然聚多糖、辐照敏化剂、pH调节剂、纳米光催化剂等主要基材混合形成稳定的分散液，通过循环冷冻‑解冻制备水凝胶第一层网络结构；通过低剂量预辐射单体形成预聚体溶液并渗透进入水凝胶第一层网络结构之中，将所得样品再次进行辐射交联，作为水凝胶第二层网络结构，即获得聚合物为双网络的免回收天然聚多糖水凝胶基光催化剂。本发明具有光催化效率高、可降解、高强度、免回收、成本低等优点。

技术领域

本发明属于核生物技术领域，涉及一种免回收天然聚多糖水凝胶基光催化剂预辐射合成方法。

背景技术

水凝胶是介于液体和固体之间的三维互穿网络结构，是一种能显著地溶胀于水，但在水中并不能溶解的亲水聚合物凝胶，水凝胶虽然含有大量水分，却能像固体一样显示出一定的形状。特别是以天然聚多糖为基材的双网络结构高强度智能水凝胶，是高分子科学领域研究的重点和前沿之一，在医药、催化、抗菌、环保及相关领域具有极其重要的科研和应用价值。

虽然利用各种方法制备出了各种不同组成、结构和性能的水凝胶，但应用于生产和生活中的水凝胶产品，仍然还存在一些有待深入研究和不断改进的方面。

由于水凝胶性能普遍存在的问题是网络结构均匀性不足，承受应力较差。网络结构的不均匀性是造成传统水凝胶力学性能低下的关键因素之一，传统化学交联剂交联的水凝胶在制备过程中可能存在网络结构的不均匀性，导致凝胶强度低，易脆。因此，当受到外力时，应力在网络中的分布不均匀，在应力集中区域高分子链易于断裂而形成微小裂缝，随后应力沿裂缝传播，最终导致水凝胶损坏。因此，采用更加优化的方法合成具有均匀网络结构的高分子水凝胶是提高其力学性能的有效方法之一。

辐射交联相对于化学交联实现了有效的补充和完善，具体表现为：①反应过程不需要添加任何对人体有毒的物质，交联度高，水凝胶纯度高；②反应条件温和，在室温下即可进行；③通过控制聚合物组分和辐射条件可以准确调控水凝胶的力学性能和功能化使役行为；④水凝胶制备、塑形及灭菌过程可同步完成。从综合和长远的角度看，利用辐射技术制备水凝胶所花费的经济成本更低。

双网络水凝胶是由两种具有高度非对称结构的聚合物网络形成的一种特殊互穿网络水凝胶，其设计思路是：首先用交联度较高的聚电解质合成第一层网络，以此为模板，在其中引入中性低交联度第二层网络，以形成双网络结构。第一层网络为双网络结构凝胶提供了刚性骨架，保持凝胶外形，而柔性的第二层网络填补其中，很好地起到吸收应力的作用。双网络水凝胶不仅保持了传统水凝胶优异的物理性能，而且突破了传统高分子水凝胶力学性能低的缺点。

随着对高分子材料功能要求的日益提高以及研究的深入，发展以天然高分子为基材的并且具有高强度、免回收、可降解、多功能的智能水凝胶复合材料也得到了广泛的研究与发展。可降解的天然聚多糖在功能材料研究中占有重要地位，由于其结构和性能的多样性，可用于制备具有各种功能的双网络水凝胶；天然聚多糖链所具有的亲水性和稳定效应协同作用，故通过辐射交联制备具有免回收和双网络结构的水凝胶同时，纳米光催化剂粒子可以同步导入水凝胶的网络结构当中，使水凝胶成为一种多功能的“软反应器”，为无机纳米光催化剂粒子聚合物功能材料的设计提供了新思路，也提供了比传统的单一反应系统更多的协同优势。

本发明所要解决的问题是公开一种双网络免回收天然聚多糖水凝胶基光催化剂的预辐射制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种免回收天然聚多糖水凝胶基光催化剂预辐射合成方法，本发明所要解决的技术问题是：通过复合水凝胶中双网络结构的引入，以提高其机械性能，也实现了吸附分离、光催化、免回收等多功能使役行为的有机统一。