[发明专利]一种基于双网络结构设计制备气凝胶的方法

摘要

本发明公开了一种基于双网络结构设计的气凝胶的制备方法。本发明通过自由基聚合采用一步或两步法加入海藻酸钠，形成聚丙烯酰胺化学交联网络互穿海藻酸钠结构的凝胶溶液，然后将凝胶挤入到凝固浴中，成形微球或纤维等形态，同时通过离子交换生成海藻酸钙离子交联，最终生成化学交联和离子交联互锁的双网络结构水凝胶。经水洗、冷冻干燥，最后得到气凝胶。气凝胶呈现出具有大孔嵌套介孔和微孔的微观多层次孔结构。本发明利用海藻酸钠与丙烯酰胺制得复合气凝胶，不仅扩展了气凝胶材料在实际生产中的应用，而且与其他气凝胶材料相比，具有经济环保、生物相容性和降解性良好等突出特点，不仅可以加工成微球、块状，而且可直接制得纤维形态。

主权项

1.一种基于双网络结构设计制备气凝胶的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备凝胶溶液：可分为一步法或两步法：海藻酸钠的质量浓度为2％～5％，丙烯酰胺或其衍生物单体占海藻酸钠的质量分数为30～75％，交联剂和引发剂分别占丙烯酰胺或其衍生物单体的质量分数的2～6％和4～12％；一步法：将海藻酸钠、丙烯酰胺或其衍生物单体、交联剂和引发剂溶于去离子水中，密封条件下在50～70℃匀速搅拌3h；两步法：先将丙烯酰胺或其衍生物单体、交联剂和引发剂溶于去离子水中，密封条件下在50～70℃匀速搅拌0.5h，再向其加入海藻酸钠，继续匀速搅拌2.5h；将上述得到的溶液进行冷藏、静置和脱泡，以作为凝胶溶液；(2)将步骤(1)得到的凝胶溶液挤入到质量浓度为2～5％CaCl2或CuSO4溶液的凝固浴中，其中喷孔孔径为1.2～1.9mm、凝固时间为5～15min，凝固后经去离子水洗净后，放在去离子水中以保持纤维状或球状水凝胶的膨胀状态；所述纤维状水凝胶则在凝固浴中从喷孔中挤出，挤出速率为7～9mm/min；所述球状水凝胶则在喷孔与凝固浴高度为15～20cm处从喷孔中挤出并落入凝固浴中，挤出速率为3～6mm/min；(3)将步骤(2)得到的纤维状或球状水凝胶进行冷冻干燥，最后得到纤维状或球状气凝胶。