[發(fā)明專利]一種變性淀粉復(fù)合凝膠及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810271210.2
• 申請(qǐng)日: 2018-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN108530652B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王梓民
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 欽州學(xué)院
• 主分類號(hào): C08J3/075
• 分類號(hào): C08J3/075;C08F251/00;C08L29/04;C08L51/02;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;B01D15/08
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 唐智芳

本發(fā)明公開了一種變性淀粉復(fù)合凝膠及其制備方法和應(yīng)用。該變性淀粉復(fù)合凝膠的制備方法，主要包括以下步驟：1)將淀粉置于水中糊化，向所得混合物中加入兩性離子單體和引發(fā)劑，攪拌反應(yīng)0.5～2h，得到兩性離子變性淀粉水溶液；所述的兩性離子單體為一種化合物，其同一結(jié)構(gòu)單元中同時(shí)含有陽離子基團(tuán)和陰離子基團(tuán)，兩種基團(tuán)的摩爾比為1:1，兩種基團(tuán)由亞甲基相連，亞甲基個(gè)數(shù)在0～3之間；2)向所得水溶液中加入聚乙烯醇，回流反應(yīng)2h～4h，反應(yīng)物趁熱倒入模具中，冷凍成型，即得；所述淀粉、兩性離子單體、引發(fā)劑和聚乙烯醇的質(zhì)量比為1：0.1～1：0.001～0.01：2～10。本發(fā)明所述的變性淀粉復(fù)合凝膠在鹽水中具有良好的吸水溶脹性和吸收重金屬離子的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種淀粉基水凝膠，具體涉及一種變性淀粉復(fù)合凝膠及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

淀粉基水凝膠屬于高分子樹脂范疇，淀粉糊化后大多能形成具有一定彈性和強(qiáng)度的半透明凝膠，膠體質(zhì)點(diǎn)相互交聯(lián)形成多維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有一定的吸水和保水性能，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)林綠化、日用化工、食品、建筑等領(lǐng)域。同時(shí)，淀粉基水凝膠能夠自然降解，是一類值得推廣的環(huán)保型材料。然而，淀粉分子之間的交聯(lián)較弱，難以滿足吸水材料對(duì)于力學(xué)強(qiáng)度和加工性能的要求，因此通常需要對(duì)淀粉進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)或物理交聯(lián)來增加其強(qiáng)度。

聚乙烯醇具有良好的力學(xué)性能和生物相容性，是常用于醫(yī)藥及生物領(lǐng)域的人工合成高分子。聚乙烯醇經(jīng)過冷凍-解凍的循環(huán)過程可以形成物理交聯(lián)水凝膠。淀粉的羥基與聚乙烯醇的羥基之間能形成氫鍵，從而使制備的淀粉基聚乙烯醇復(fù)合凝膠具備一定的力學(xué)強(qiáng)度，同時(shí)克服聚乙烯醇降解性較差的缺點(diǎn)，如《PVA/淀粉接枝P(AA-AM)互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的合成與性能研究》(祝寶東、孟靜、王鑒等，科學(xué)技術(shù)與工程,2011,11(10):2234-2238)。

復(fù)合凝膠吸水材料相關(guān)產(chǎn)品普遍存在吸淡水性能好但吸鹽水性能差的問題，如《有機(jī)/無機(jī)復(fù)合高吸水樹脂的制備及性能》(韓月云、曹奇領(lǐng)、化全縣等，化工學(xué)報(bào)，2015,66(9):3795-3800)。通常情況下，吸收鹽水的能力僅為吸收淡水能力的十分之一至幾十分之一，因此，如何兼顧吸水性、耐鹽性和力學(xué)強(qiáng)度，成為高分子吸水樹脂的主要研究方向之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在鹽水中具有良好的吸水溶脹性和吸收重金屬離子的能力的變性淀粉復(fù)合凝膠及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明所述的變性淀粉復(fù)合凝膠，其結(jié)構(gòu)如下式(I)所示：

其中，x＝0.1～0.3，y＝0.03～0.1，n＝0～3。

上述變性淀粉復(fù)合凝膠的制備方法，主要包括以下步驟：

1)將淀粉置于水中糊化，向所得混合物中加入兩性離子單體和引發(fā)劑，攪拌反應(yīng)0.5～2h，得到兩性離子變性淀粉水溶液；其中，所述的兩性離子單體為一種化合物，其同一結(jié)構(gòu)單元中同時(shí)含有陽離子基團(tuán)和陰離子基團(tuán)，兩種基團(tuán)的摩爾比為1:1，兩種基團(tuán)由亞甲基相連，亞甲基個(gè)數(shù)在0～3之間；

2)向兩性離子變性淀粉水溶液中加入聚乙烯醇，回流反應(yīng)2h～4h，反應(yīng)物趁熱倒入模具中，冷凍成型，得到變性淀粉復(fù)合凝膠的水合物；其中，

所述淀粉、兩性離子單體、引發(fā)劑和聚乙烯醇的質(zhì)量比為1：0.1～1：0.001～0.01：2～10。

按本發(fā)明所述方法制備得到的變性淀粉復(fù)合凝膠，其分子中同時(shí)具有陽離子基團(tuán)和陰離子基團(tuán)，當(dāng)兩種離子比例相等時(shí)分子整體呈電中性，存在著電荷近程吸引與遠(yuǎn)程排斥作用，能形成交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，水溶液粘度可以隨外加低分子量電解質(zhì)(如NaCl、CaCl₂等)濃度的增加而提高，表現(xiàn)出明顯的反聚電解質(zhì)行為，使聚合物具有良好的抗鹽性能。鹽的存在屏蔽了陽離子和陰離子間的近程電荷吸引作用，聚合物分子鏈在鹽水中從卷曲變?yōu)樯煺梗黧w力學(xué)尺寸增大，在宏觀上表現(xiàn)為溶脹性和吸水性增強(qiáng)。