[發明專利]一種殼聚糖-二氧化硅雜化氣凝膠的冷凍干燥制備方法

在審

• 申請號: 202211215792.5
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115449119A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 張航;馬毓;陳哲;唐瑾晨;李強
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: C08J9/26
• 分類號: C08J9/26;C08L5/08;C08K7/26;C01B33/158
• 代理公司: 北京清大紫荊知識產權代理有限公司 11718
• 代理人: 張卓

1.一種殼聚糖-二氧化硅雜化氣凝膠的冷凍干燥制備方法，其特征在于，包括：

步驟1、配置殼聚糖前驅液，將殼聚糖、醋酸、蒸餾水混合，加熱條件下持續攪拌，得到殼聚糖前驅液；

步驟2、配置硅源前驅液，將硅源、醇溶劑、蒸餾水混合，用酸催化劑調節pH至2～4.5；30℃～60℃條件下進行水解，向水解后的溶膠加入二甲基甲酰胺、蒸餾水混勻，得到待縮聚的硅溶膠；

步驟3、雜化凝膠制備，向所述步驟1中得到的殼聚糖前驅液緩慢添加戊二醛溶液，磁力攪拌至均勻，向所述步驟2中得到的所述硅源前驅液中緩慢添加堿催化劑直至分散液pH提高至約6～8，磁力攪拌至均勻，隨后將未凝膠的所述殼聚糖前驅液與所述硅源前驅液按比例(1：0.2～5)混合并充分磁力攪拌均勻，在凝膠前將混合液倒入模具，凝膠后得到殼聚糖-二氧化硅雜化凝膠；

步驟4、溶劑置換，將所述步驟3中得到的雜化凝膠帶模具置于塑料槽中，塑料槽密閉后置于恒溫箱中，在陳化條件下使凝膠內部反應完全，然后將雜化凝膠浸泡在老化液中在老化條件下老化；隨后除去老化液，完成溶劑置換，獲得置換后的雜化凝膠，在置換完成后，雜化凝膠中的溶劑將被置換為特定比例范圍的混合溶劑；

步驟5、冷凍干燥，將所述步驟4得到的雜化凝膠進行真空冷凍干燥得到殼聚糖-二氧化硅雜化氣凝膠。

2.根據權利要求1所述的殼聚糖-二氧化硅雜化氣凝膠的冷凍干燥制備方法，其特征在于，所述步驟1中，所述前驅液中所述殼聚糖的質量濃度控制在約0.5％-5％，所述前驅液的pH值控制在1～4。

3.根據權利要求1所述的殼聚糖-二氧化硅雜化氣凝膠的冷凍干燥制備方法，其特征在于，所述步驟2中，所述硅源為TEOS、TMOS中的一種或兩種，所述醇溶劑為乙醇、甲醇、異丙醇、叔丁醇中的一種或幾種，所述酸催化劑為乙酸、草酸、鹽酸、檸檬酸中的一種或幾種，所述酸催化劑的使用方式為配置成0.5mol/L～4mol/L的稀溶液，所述硅源、所述醇溶劑、所述蒸餾水三者的摩爾比為1:(6～14):(2～4)，所述水解的時間范圍為4h～24h。

4.根據權利要求1所述的殼聚糖-二氧化硅雜化氣凝膠的冷凍干燥制備方法，其特征在于，所述步驟2中，所述二甲基甲酰胺與所述蒸餾水的摩爾添加比例為(0.05～0.2):(1～4)。

5.根據權利要求1所述的殼聚糖-二氧化硅雜化氣凝膠的冷凍干燥制備方法，其特征在于，所述步驟3中，所述模具為塑料容器或者聚四氟乙烯容器，所述模具大小能夠置于后續陳化、置換過程所用的塑料槽內且能夠置于冷凍干燥機的凍干室內。

6.根據權利要求1所述的殼聚糖-二氧化硅雜化氣凝膠的冷凍干燥制備方法，其特征在于，所述步驟3中，所述戊二醛添加至占溶液質量濃度的0.5％～1％；所述堿催化劑為氨水、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸氫鈉和碳酸鈉中的一種或幾種，所述堿催化劑的使用方式為配置成0.5mol/L～4mol/L的稀溶液。

7.根據權利要求1所述的殼聚糖-二氧化硅雜化氣凝膠的冷凍干燥制備方法，其特征在于，所述步驟4中，所述老化液為醇溶劑或者醇溶劑與TEOS/TMOS中一種及兩種的混合液，所述醇溶劑為乙醇、甲醇中的一種或幾種，所述混合溶劑為叔丁醇與水的混合溶劑。

8.根據權利要求7所述的殼聚糖-二氧化硅雜化氣凝膠的冷凍干燥制備方法，其特征在于，當使用所述醇溶劑與TEOS/TMOS中一種及兩種的混合液時，所述醇溶劑的質量分數為90％～95％；所述混合溶劑低水含量時為4wt.％～25wt.％含水量的叔丁醇與水的混合溶劑，所述混合溶劑高水含量時為75wt.％～85wt.％含水量的叔丁醇與水的混合溶劑，并與目標置換后凝膠內的溶劑成分比例相匹配。