[發明專利]一種增強型電沉積殼聚糖水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 202210049824.2
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114369273B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 施曉文;齊魯荷;代松;鄧紅兵;杜予民
• 申請（專利權）人: 武漢大學;奧美醫療用品股份有限公司
• 主分類號: C08J7/04
• 分類號: C08J7/04;C08J5/18;C08J3/24;C08J3/075;C08L5/08;C25D5/34;C25D5/36;C25D5/38;C25D5/54;C25D9/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

本發明公開了一種增強型電沉積殼聚糖水凝膠及其制備方法，首先在酸性條件下溶解殼聚糖并加入適量雙氧水并混合均勻，得到殼聚糖溶液；配置一定濃度的十二烷基硫酸鈉水溶液，并調節pH；預處理陰極電極：選擇鋼材、炭材料、鋅材料或鈦材料等作為陰極，先在陰極材料表面涂覆殼聚糖薄層，然后將陰極材料浸入SDS溶液中進行靜電交聯，交聯完成后用去離子水洗去表面殘留的SDS獲得預處理的陰極電極；用鉑材料作為陽極，上述預處理的陰極電極作為陰極，上述殼聚糖溶液作為電解質，電沉積得到增強型殼聚糖水凝膠。獲得的水凝膠與傳統電沉積水凝膠相比，力學強度顯著提高，并且，通過控制SDS交聯膜的交聯時間，可以實現對沉積凝膠含水量和模量的精準控制。

技術領域

本發明屬于環境化學及天然高分子領域，涉及一種殼聚糖水凝膠的制備技術，具體涉及一種增強型電沉積殼聚糖水凝膠及其制備方法。

背景技術

自然界中含有豐富的甲殼素資源，通過脫乙酰處理即可得到殼聚糖，殼聚糖來源廣泛且具有良好的生物相容性、生物可降解性、抗菌性、聚陽離子電解質性和多功能基團反應活性等，在環境治理、食品、生物醫藥和組織工程等領域具有重要的應用。電沉積法是制備殼聚糖水凝膠的一種優越的方法，將殼聚糖的酸堿響應性應用到電化學過程中，使其具有特殊的電響應性。通過電極形狀調整其長度尺寸，沉積時間精準調控其厚度尺寸，沉積形成凝膠的效率高、時間短。并且沉積水凝膠平整柔軟，透光性良好，力學強度較高，具有較好的應用前景。

傳統的電沉積殼聚糖方法，以殼聚糖溶液為電解質，通常為直接在陰極表面沉積，在適中的電流大小下，沉積出的殼聚糖水凝膠具有最佳的力學強度，隨著沉積殼聚糖溶液濃度提高，水凝膠拉伸模量提高，但由于高濃度殼聚糖對電沉積過程的不利影響，殼聚糖濃度一般不超過2％，這也限制了電沉積殼聚糖水凝膠強度的進一步提升，水凝膠含固量不能進一步提高。有限的彈性模量限制了電沉積殼聚糖水凝膠在一些較高載荷情景下的應用。因此，提高電沉積水凝膠強度上限，提高電沉積過程對水凝膠含估量的控制范圍，對殼聚糖電沉積領域具有重要意義。

發明內容

為了進一步提高電沉積殼聚糖水凝膠的濕強度，本發明目的是提供一種創新性的殼聚糖電沉積方法，以獲得更高強度的殼聚糖水凝膠。

本發明制備增強型電沉積殼聚糖水凝膠的原理如下：

首先將殼聚糖粉末倒入去離子水中，調節pH至弱酸性，攪拌一段時間得到殼聚糖溶液，加入雙氧水并混合均勻；使用去離子水配置一定濃度的十二烷基硫酸鈉(SDS)溶液，并調節pH；預處理陰極電極：選擇鋼材、炭材料、鋅材料或鈦材料等導電材料作為陰極，先在陰極材料表面涂覆一層殼聚糖溶液或凝膠薄層，然后將陰極材料浸入SDS溶液中進行靜電交聯，交聯完成后用去離子水洗去殘留的SDS及獲得預處理的陰極電極；用鉑絲或鉑片作為陽極，對殼聚糖溶液電沉積，沉積的電流密度為0.8-5.5A/m²，將沉積好的凝膠薄膜從陰極剝離下來，得到增強的殼聚糖水凝膠。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種增強型電沉積殼聚糖水凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)制備殼聚糖溶液：在酸性條件下溶解殼聚糖以獲得殼聚糖溶液A；

(2)向殼聚糖溶液A中加入雙氧水并混合均勻，得到殼聚糖溶液B；

(3)將十二烷基硫酸鈉溶于水中，配置一定濃度的SDS溶液，并調節SDS溶液pH為弱堿性、中性或者酸性；

(4)預處理陰極電極：在陰極材料表面涂覆或沉積一層殼聚糖溶液薄層或凝膠薄層，然后將陰極材料浸入步驟(3)所述SDS溶液中進行靜電交聯，交聯完成后用去離子水洗滌去電極表面殘留的SDS即獲得預處理的陰極電極；

(5)用鉑材料作為陽極，陰極采用步驟(4)所述預處理的陰極電極，步驟(2)所述殼聚糖溶液B為電解液，電沉積得到增強型電沉積殼聚糖水凝膠。