[發(fā)明專利]一種無離子交聯(lián)的海藻酸鈉互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011519663.6
• 申請(qǐng)日: 2020-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN112661988B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張慧潔;王麗妮;王學(xué)川;朱興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J3/24
• 分類號(hào): C08J3/24;C08J3/075;C08L5/04;C08L89/00;C08L5/12;C08L3/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 劉娜

本發(fā)明公開了一種無離子交聯(lián)的海藻酸鈉互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備方法，具體為：將可凝膠化的生物大分子或者生物大分子溶液與海藻酸鈉混合制成均勻溶液，加熱，靜置，之后浸泡在酸溶液中，干燥；再將水凝膠浸泡在酸溶液中，干燥，最后將水凝膠浸入去離子水中進(jìn)行溶脹，即可得到無離子交聯(lián)的海藻酸鈉互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠。本發(fā)明制備得到的水凝膠為結(jié)晶交聯(lián)水凝膠，不含化學(xué)交聯(lián)劑，可以溶解，可自修復(fù)，還具有一定鹽溶液穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性，并且具有較高的強(qiáng)度和韌性，其斷裂應(yīng)力，模量均可達(dá)到0.4MPa以上，破壞能可達(dá)300J/m²以上，克服了傳統(tǒng)離子交聯(lián)水凝膠對(duì)離子環(huán)境的依賴性較大的缺點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水凝膠材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無離子交聯(lián)的海藻酸鈉互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備方法。

背景技術(shù)

水凝膠是由交聯(lián)的大分子和水組成的一種柔軟濕材料，但是又不溶于水的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；在生物醫(yī)用領(lǐng)域、食品領(lǐng)域、工程領(lǐng)域等有著廣泛的應(yīng)用前景，所以制備高強(qiáng)度和高韌性的純生物質(zhì)水凝膠材料成為了近年來的研究熱點(diǎn)。海藻酸鹽是一種水溶性天然高分子材料，無毒，具有良好的生物相容性、和生物可降解性、環(huán)境友好性、成本低廉。基于海藻酸鹽的水凝膠在各領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。然而，目前海藻酸鹽基本通過利用兩價(jià)及多價(jià)離子配位交聯(lián)形成水凝膠。例如，Liu等利用三價(jià)離子配位法制備了一種基于海藻酸鈉的高機(jī)械強(qiáng)度的水凝膠(Liu,Shunli,Polymer DegradationStability,2016,133)；Zheng等利用海藻酸鈉與合成高分子，如聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)、聚丙烯酰胺等復(fù)合再通過離子交聯(lián)或化學(xué)鍵交聯(lián)以獲得具有一定強(qiáng)度的水凝膠材料。然而，采用離子交聯(lián)的海藻酸鹽凝膠具有較強(qiáng)的離子濃度依賴性，改變離子環(huán)境，其力學(xué)性質(zhì)會(huì)顯著降低甚至轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z。這很大程度限制了海藻酸鈉水凝膠在生物醫(yī)用材料及食品領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種無離子交聯(lián)的海藻酸鈉互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備方法，該水凝膠的海藻酸鈉網(wǎng)絡(luò)以海藻酸結(jié)晶區(qū)域作為交聯(lián)點(diǎn)不含化學(xué)交聯(lián)劑，且具有較高的強(qiáng)度和韌性。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種無離子交聯(lián)的海藻酸鈉互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，將可凝膠化的生物大分子或者生物大分子溶液與海藻酸鈉混合制成均勻溶液，進(jìn)行加熱，降溫后靜置，使可凝膠化的生物大分子交聯(lián)，得到強(qiáng)度較弱的生物大分子/海藻酸鈉半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠；

步驟2，將經(jīng)步驟1后得到的生物大分子/海藻酸鈉半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠浸泡在酸溶液中，使部分海藻酸鈉形成海藻酸結(jié)晶，交聯(lián)海藻酸鈉，形成結(jié)晶交聯(lián)海藻酸鈉的生物大分子/海藻酸鈉互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠；

步驟3，將步驟2后得到的生物大分子/海藻酸鈉互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠進(jìn)行干燥；

步驟4，將經(jīng)步驟3后得到的水凝膠浸泡在酸溶液中，干燥，得到強(qiáng)度增強(qiáng)的海藻酸鈉互傳網(wǎng)絡(luò)水凝膠；最后將水凝膠浸入去離子水中進(jìn)行溶脹，即可得到無離子交聯(lián)的海藻酸鈉互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟1中，加熱溫度為40-100℃，加熱時(shí)間為10min-5h，降至溫度為1-30℃，靜置時(shí)間為0.5-16h。

步驟1中，生物大分子/海藻酸鈉溶液的質(zhì)量濃度為5wt％-25wt％；生物大分子與海藻酸鈉的質(zhì)量比為1:0.1-1.5。

生物大分子為明膠、瓊脂、魔芋多糖、淀粉、大豆蛋白、乳清蛋白、β-lac蛋白、血清蛋白中的任意一種。

步驟2中，浸泡時(shí)間為5-25min；步驟4中，浸泡時(shí)間為20-60min。

步驟2和步驟4中，酸溶液均為鹽酸、醋酸、檸檬酸、山梨酸、富馬酸、蘋果酸、葡萄糖酸、磷酸中的任意一種；酸溶液的體積濃度均為1％-15％。

步驟3中，干燥時(shí)間為8-48h。