[發明專利]類貝殼珍珠層的明膠/片層碳酸鈣復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410227411.4
• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN103980734A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 陳友明;吳浩然;郭源君;楊潤
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: C09C1/02
• 分類號: C09C1/02;C09C3/10
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 宋向紅

技術領域

本發明屬于復合村料制備技術領域，具體涉及一種新型類貝殼珍珠層的明膠/片層碳酸鈣復合材料的制備方法。

背景技術

貝殼中的珍珠層是由占殼重95％的CaCO₃晶體和占殼重僅5％的有機體構成的一種優異的天然納米復合材料，其綜合力學性能比單相陶瓷碳酸鈣高2-3個數量級(趙建民，譚北平，馬洪明等，貝殼珍珠層及其仿生應用，高技術通訊，2003(11):94-99.)。對貝殼珍珠層的結構研究表明，多邊形嵌石晶片之間是很薄的一層有機質，當受外力沖擊時，晶片裂紋延伸到有機質處即終止(程華，黃宗明，石少卿等，應用仿生原理設計遮彈層及其數值模擬分析，應用力學學報，2005(22):593-598)。近年來在類珍珠層結構上研究人員取得了一定進展，如Yao等選擇功能性無機相層狀雙羥基復合金屬化合物(LDHs)，利用自組裝工藝制備出具有特殊光學性能的LDH-殼聚糖層狀復合薄膜，同時保證了膜的高強度(Yao?H?B，Tan?Z?H，Fang?H?Y，et?al.Artificial?Nacre‐like?Bionanocomposite?Films?from?the?Self-Assembly?of?Chitosan-Montmorillonite?Hybrid?Building?Blocks[J].Angewandte?Chemie?International?Edition，2010，49(52):10127-10131.)。Kakisawa等利用旋涂-層層組裝技術在室溫下制備了SiO₂/PAE(聚丙烯酸酯)層狀復合材料，SiO₂和PAE層厚均達到亞微米級別，而且可通過調整溶液濃度及旋涂參數得到控制。該工藝比浸涂-層層組裝工藝更快捷，在制備有機-無機層狀雜化材料方面擁有廣泛的應用價值(Kakisawa?H,Diem?N,Sumitomo?T,et?al.Room?temperature?fabrication?of?SiO₂polyacrylic?ester?multilayer?composites?by?spin-coating[J].Materials?Science?and?Engineering:B，2010，173(1):94-98.)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種成本低廉、工藝簡單、環境友好的新型類貝殼珍珠層的明膠/片層碳酸鈣復合材料的制備方法。本發明利用片狀方解石碳酸鈣為基體，通過天然果膠(明膠)進行復合，能制備出一種新型的具有珠光性質的薄膜。

本發明方法包括如下順序的步驟：

(1)將鈣源氯化鈣、碳源尿素溶于去離子水溶液中，室溫下攪拌均勻，其中，氯化鈣和尿素加入到去離子水溶液中的比例均為0.33g/ml；

(2)將乙二醇加入到步驟(1)所得混合液中，1200r/min攪拌30分鐘，其中，乙二醇與步驟(1)中去離子水溶液的體積比為8:1～9：1；

(3)將步驟(2)所得混合液置于水熱反應釜內，110℃加熱4小時；

(4)將上一步混合液自然冷卻后，再在離心機中以8000r/min離心，所得沉淀以同樣轉速分別用去離子水-乙醇-去離子水輪流清洗離心，將沉淀干燥即得產物碳酸鈣粉末；

(5)配制濃度為0.03g/ml的明膠溶液，在80℃下加熱30min使明膠溶解；

(6)將步驟(4)所得碳酸鈣粉末按0.01g/ml的比例溶于乙醇-水溶液中，其中，乙醇與水的體積比為1:1；

(7)將步驟(5)所得明膠溶液與步驟(6)所得碳酸鈣溶液混合均勻，室溫下攪拌20min，其中，明膠與碳酸鈣的質量比為1:1；

(8)將步驟(7)所得懸濁液超聲6小時，1200r/min攪拌12小時之后靜置6小時；

(9)將上一步所得溶膠溶液真空干燥24小時，即制得薄膜復合材料。

對本發明產品的碳酸鈣顆粒進行XRD(X射線衍射分析)測試，結果表明所得透鏡狀碳酸鈣為球文石與方解石晶型混合物。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制得的透鏡狀碳酸鈣的10000倍掃描電鏡照片。

圖2為本發明實施例2制得的透鏡狀碳酸鈣的10000倍掃描電鏡照片。

圖3為本發明實施例1制得的薄膜圖片。

具體實施方式

下面通過附圖及實施例對本發明作進一步詳細的描述。本發明所使用的各種原料及各項設備均為常規市售產品，均能夠通過市場購買直接獲得。