[發(fā)明專利]可德膠-二氧化硅復(fù)合水/氣凝膠及其制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910506434.1
• 申請(qǐng)日: 2019-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN110157047B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫燕;伊佳偉;壽周翔;楊柳;任迎港;張燕妮;王磊;方曉軍;夏遠(yuǎn)乾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州師范大學(xué)錢江學(xué)院
• 主分類號(hào): C08L5/00
• 分類號(hào): C08L5/00;C08K3/36;C08K9/06;C08J3/075;C08J9/28
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發(fā)明公開了可德膠?二氧化硅復(fù)合水/氣凝膠及其制備方法及應(yīng)用。現(xiàn)有的二氧化硅凝膠存在韌性較差的問題，且常規(guī)改性往往需要交聯(lián)。本發(fā)明可德膠?二氧化硅復(fù)合水凝膠，包括可德膠和二氧化硅。可德膠與二氧化硅形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可德膠?二氧化硅復(fù)合氣凝膠，包括可德膠和二氧化硅。可德膠與二氧化硅形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明利用不同溫度下可德膠的成膠特型不同，也利用了可德膠在水中穩(wěn)定分散和在堿溶液中良好溶解這兩大特點(diǎn)，同時(shí)利用溶膠凝膠法，在堿性條件下形成可德膠和二氧化硅具有互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)合凝膠，該水/氣復(fù)合凝膠材料綠色環(huán)保，可生物降解，無(wú)二次污染，在農(nóng)業(yè)和工業(yè)上有良好應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及兩大方面：其一是涉及一種可德膠-二氧化硅復(fù)合水凝膠材料和制備方法及其在植物栽培和農(nóng)作物種植等領(lǐng)域的應(yīng)用；其二是涉及一種可德膠-二氧化硅復(fù)合氣凝膠材料和制備方法及其服務(wù)于污水處理領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，其主要可以作為吸附材料、隔離材料和涂層材料使用。

背景技術(shù)

可德膠(Curdlan)是由糞產(chǎn)堿桿菌(Alcaligenes faecalis)發(fā)酵產(chǎn)生的微生物多糖。可德膠是繼黃原膠、結(jié)冷膠之后又一種新型的微生物發(fā)酵生產(chǎn)的多糖。1989年可德膠在日本投入商業(yè)生產(chǎn)，并于1996年被美國(guó)食品和藥物管理委員會(huì)(FDA)推薦應(yīng)用在食品中。該多糖無(wú)支鏈，是一種全部由β-(1,3)糖苷鍵連接而成的D-葡聚糖，分子式為(C₆H₁₀O₅)n。天然可德膠分子量在數(shù)萬(wàn)至上百萬(wàn)之間。固體可德膠為白色粉末，無(wú)毒，不溶于水，但是可以均勻分散在水中，形成穩(wěn)定的水分散體系，可溶于堿溶液和DMSO水溶液。可德膠凝膠特性獨(dú)特，與其它凝膠多糖性質(zhì)完全不同，其水懸浮液根據(jù)加熱溫度的高低，在55℃左右，形成的是熱可逆低強(qiáng)度凝膠，在80℃以上時(shí)形成的是熱不可逆高強(qiáng)度凝膠。現(xiàn)有的二氧化硅凝膠存在韌性較差的問題，且常規(guī)改性往往需要交聯(lián)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可德膠-二氧化硅復(fù)合水/氣凝膠及其制備方法及應(yīng)用。

本發(fā)明可德膠-二氧化硅復(fù)合水凝膠，包括可德膠和二氧化硅。可德膠與二氧化硅形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。可德膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03％～1.5％；二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7％～9％。

本發(fā)明可德膠-二氧化硅復(fù)合氣凝膠，包括可德膠和二氧化硅。可德膠與二氧化硅形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。可德膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3％～10％；二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％～70％。

可德膠-二氧化硅復(fù)合水凝膠的制備方法具體如下：

步驟一、將可德膠分散在水或溶解在堿溶液中，得到可德膠水分散液或可德膠堿溶液。

步驟二、將正硅酸四乙酯溶于乙醇。再用酸溶液調(diào)節(jié)pH值為3～5，使正硅酸四乙酯在20～60℃下水解，形成硅酸。

步驟三、用堿性物質(zhì)催化步驟二所得硅酸發(fā)生脫水縮聚；將步驟一所得的可德膠水分散液或可德膠堿溶液滴入硅酸脫水縮聚體系中，得到水凝膠雛形。

步驟四、封口后置于30～100℃恒溫水浴6～24h，得到可德膠-二氧化硅復(fù)合水凝膠。

進(jìn)一步地，步驟一中，可德膠分散在水中的情況下，可德膠的質(zhì)量濃度為0.10％～5.0％；可德膠溶解在堿溶液中的情況下，可德膠與堿溶液的質(zhì)量比為1:6～1:4；可德膠分散到水或溶解在堿溶液的過程中持續(xù)進(jìn)行攪拌，且攪拌速度為600～800rpm。

步驟一中所述的堿溶液采用氨水、氫氧化鈉水溶液、磷酸三鈉水溶液或磷酸三鈣水溶液，堿溶液的質(zhì)量濃度為0.10％～10.0％。步驟二中所述的酸溶液采用氫氟酸、醋酸或鹽酸。步驟三中所述的堿性物質(zhì)采用氫氧化鈉、磷酸三鈉或磷酸三鈣。

進(jìn)一步地，步驟二中，水解過程持續(xù)進(jìn)行攪拌，且攪拌速度為200～500rpm。

步驟二中，正硅酸四乙酯與乙醇的質(zhì)量比為1:5～1:0。