[发明专利]一种高强度均匀分散型水凝胶的制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度均匀分散型水凝胶的制备方法，属于水凝胶制备技术领域。本发明以毛竹片为原料得到氧化混合液并与双氧水反应，加入大豆磷脂混合制得混合浆液，再将混合浆液进行酶解，浓缩后制得反应乳液，最后将反应乳液与丙烯酰胺、蒸馏水以及其它助剂混合制得高强度均匀分散型水凝胶，本发明将竹纤维与石墨粉混合反应生成氧化石墨烯，在硫酸溶液中，促使氧化石墨烯与竹纤维得到充分接触，有利于水凝胶在固化后交联密度得到提高，本发明以竹纤维为基底，将氧化石墨烯附着于竹纤维管中，并将竹纤维与大豆磷脂混合，有效加强了水凝胶固化后的力学性能，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高强度均匀分散型水凝胶的制备方法，属于水凝胶制备技术领域。

背景技术

凝胶在我们平时的日常生活中随处可见，比如果冻、琼脂、牙膏、隐形眼镜、胶型钢笔、发胶及其他化妆品等，其中，水凝胶最为常见。水凝胶是由亲水性的高分子链通过交联形成的三维网状结构材料，由于其溶胀于水中，质地柔软而类似生物组织，是一种理想的生物相容性材料。水凝胶是一种发展迅速的功能高分子材料，在生物医药、酶活性控制、分子分离等领域有着广泛的应用。

水凝胶的研究带动了相关学科如医学、生物工程学、水土学、材料科学等的发展。然而当水凝胶用于这些领域时，通常都要求其具有一定的强度，以满足作为负载或保持其功能性的要求。而传统的合成高吸水性凝胶主要以丙烯酸、丙烯酰胺为原料，单一材料的水凝胶由于交联点密度低和交联结构不均匀，吸水后凝胶拉伸和压缩强度低等不足，严重限制了其发展。此外，由于水凝胶内部含有大量的水，其粘性受到极大的限制。然而，目前大多数的研究工作主要集中于提高水凝胶的力学性能，而对其粘性的研究却十分有限。水凝胶优异的粘性性能取决于水凝胶体系良好的内聚力与粘结力的平衡关系。其中，当水凝胶的内聚力较大时，聚合物与基质表面产生有效的粘结作用就会受到限制，而当水凝胶的粘结力较大时，其内聚力又较弱导致水凝胶的力学性能低下，无法满足水凝胶在大载荷下的应用，这就限制了水凝胶的应用范围。

因此，开发出同时具有优异粘性和适当的力学强度的水凝胶显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前水凝胶凝固后力学性能不佳导致水凝胶易断裂，同时针对水凝胶内部结构不均匀的缺陷，提供了一种高强度均匀分散型水凝胶的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高强度均匀分散型水凝胶的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）称取500～700g毛竹片投入烧杯中，用氢氧化钠溶液浸渍毛竹片，将烧杯置于水浴锅中，恒温水煮3～5h制得混合液，将石墨粉加入烧杯中，用搅拌器混合搅拌，过滤得到滤渣，用蒸馏水清洗滤渣3～5次；

（2）将上述滤渣研磨后与硫酸溶液按质量比1：5投入三口烧瓶中，超声振荡制得固液混合物，向三口烧瓶中加入固液混合物质量5～8%的高锰酸钾粉末，用搅拌器混合搅拌制得氧化混合液；

（3）向上述三口烧瓶中加入氧化混合液质量40～60%的双氧水，将烧杯置于水浴锅中恒温反应，反应后过滤得到滤饼，将滤饼与大豆磷脂水溶液按质量比1：5投入反应釜中混合均匀制得混合浆液；

（4）将混合浆液与纤维素酶按质量比60：1投入玻璃皿中，将玻璃皿置于恒温恒湿箱中，在氩气氛围下，密封静置4～6h制得混合乳液，向玻璃皿中加入混合乳液质量8～12%的大豆蛋白粉，混合均匀后继续在氩气氛围下密封静置2～3h，静置后将玻璃皿置于微波反应器中微波处理，再将玻璃皿置于真空干燥箱中真空浓缩制得反应乳液；

（5）按重量分数计，称取7～9份上述反应乳液、1～2份过硫酸钾、8～10份丙烯酰胺和20～22份去离子水投入烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，用搅拌器混合搅拌，自然冷却至室温即得高强度均匀分散型水凝胶。