CN116854950B - 一种水凝胶及其制备方法 - Google Patents
一种水凝胶及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116854950B CN116854950B CN202311128654.8A CN202311128654A CN116854950B CN 116854950 B CN116854950 B CN 116854950B CN 202311128654 A CN202311128654 A CN 202311128654A CN 116854950 B CN116854950 B CN 116854950B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- cellulose
- hydrogel
- cellulose derivative
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 72
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 71
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims abstract description 7
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 21
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 15
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 claims description 15
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 7
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 6
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000001866 hydroxypropyl methyl cellulose Substances 0.000 claims description 4
- 229920003088 hydroxypropyl methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 235000010979 hydroxypropyl methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 4
- UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N hydroxypropyl methyl cellulose Chemical compound OC1C(O)C(OC)OC(CO)C1OC1C(O)C(O)C(OC2C(C(O)C(OC3C(C(O)C(O)C(CO)O3)O)C(CO)O2)O)C(CO)O1 UFVKGYZPFZQRLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002201 Oxidized cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- GDOPTJXRTPNYNR-UHFFFAOYSA-N methyl-cyclopentane Natural products CC1CCCC1 GDOPTJXRTPNYNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940107304 oxidized cellulose Drugs 0.000 claims description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000663 Hydroxyethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004354 Hydroxyethyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 229920001479 Hydroxyethyl methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000001465 calcium Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 2
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920003132 hydroxypropyl methylcellulose phthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 229940031704 hydroxypropyl methylcellulose phthalate Drugs 0.000 claims description 2
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims description 2
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 claims description 2
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 2
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L succinate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCC([O-])=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 abstract description 6
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 abstract description 5
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 16
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 8
- 229920002785 Croscarmellose sodium Polymers 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 229940105329 carboxymethylcellulose Drugs 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000001767 crosslinked sodium carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 4
- 235000010947 crosslinked sodium carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 4
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 4
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 3
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229940084030 carboxymethylcellulose calcium Drugs 0.000 description 2
- 229920003086 cellulose ether Polymers 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- 241001251371 Betula chinensis Species 0.000 description 1
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001046 Nanocellulose Polymers 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000006266 etherification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 235000013373 food additive Nutrition 0.000 description 1
- 239000002778 food additive Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N n,n'-methylenebisacrylamide Chemical compound C=CC(=O)NCNC(=O)C=C ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
- C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
- C08J3/075—Macromolecular gels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08J2301/04—Oxycellulose; Hydrocellulose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08J2301/08—Cellulose derivatives
- C08J2301/26—Cellulose ethers
- C08J2301/28—Alkyl ethers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种水凝胶及其制备方法。制备方法包括如下步骤：将纤维素衍生物与水混合，得到纤维素衍生物混合物；采用低温、高温交替循环处理得到的纤维素衍生物混合物，得到水凝胶；其中，低温、高温交替循环次数介于1‑20次之间。本发明一种水凝胶的制备方法无需外加交联剂，以纤维素衍生物为原材料，通过低温、高温循环处理，为纤维素衍生物的‑OH和‑COOH发生反应提供了更多的接触条件，促进了官能团之间形成更多的C‑O‑C键和C=O键，形成三维网络结构，可实现水凝胶吸水率优化，为纤维素衍生物高吸水率水凝胶制备提供了新的方法。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种水凝胶及其制备方法。
背景技术
水凝胶是以水为分散介质的凝胶，骨架结构是高分子网络体系，能吸收比自身重百倍甚至千倍的水的高分子材料，水凝胶脱除水份后作为高吸水、高保水的树脂。大多数水凝胶依然以合成高分子为作为原材料。随着石油类化石资源日渐枯竭，合成高分子水凝胶材料的制备成本必然持续升高。同时，合成高分子水凝胶的可降解性较差，容易对生态环境造成较大的处置压力，生物相容性仍然需要进一步的试验研究。随着对环境问题的日益重视，天然产物水凝胶因其生物相容性、生物降解性和资源丰富性，受到研究人员的关注。纤维素是一种自然界含量最丰富的含有多羟基的天然聚合物，纤维素衍生物是以纤维素中的羟基与化学试剂发生酯化或醚化反应后的生成物。按照反应生成物的结构特点可以将纤维素衍生物分为纤维素醚、纤维素酯以及纤维素醚酯三大类。由纤维素衍生物制备的水凝胶具有无毒、高吸水性、生物相容性和易降解性，且原料廉价易得，因此可应用于多种领域。如羧甲基纤维素作为纤维素的衍生物之一，来源广泛，成本低廉，无毒无害，而且其分子反应活性高，可以通过接枝、改性、共混等多种方式来制备各种性能优异的功能性材料，如高吸水保水材料，选择性的重金属离子吸附剂、生物组织材料等，这些材料与人们的日常生活领域密切相关。
传统水凝胶引发聚合的方法以加入化学引发剂为主，此类方法虽然操作简单，但有反应单体、引发剂残留，不利于高吸水性树脂在食品、医药、儿童用品等领域的应用。如交联羧甲基纤维素采用柠檬酸、琥珀酸、苹果酸、环氧氯丙烷、 N,N’-亚甲基双丙烯酰胺等交联剂。
现在市面上应用于食品水凝胶、医药用水凝胶、农林业的保水剂、纸尿裤吸水树脂等大多是以化学交联或合成树脂为主，此类材料具有较强的吸水性能，但是存在成本高、引发剂残留、聚合单体残留、二次污染严重等问题。
发明内容
为了解决本发明的上述技术问题，本发明提供一种水凝胶及其制备方法，以解决现有水凝胶存在成本高、引发剂残留、聚合单体残留、二次污染严重等问题。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
将纤维素衍生物与水混合，得到纤维素衍生物混合物；
采用低温、高温交替循环处理得到的所述纤维素衍生物混合物，得到水凝胶；其中，低温、高温交替循环次数介于1-20次之间。
上述方案中，本发明一种水凝胶的制备方法无需外加交联剂，以纤维素衍生物为原材料，通过低温、高温循环处理，为纤维素衍生物的-OH和-COOH发生反应提供了更多的接触条件，促进了官能团之间形成更多的C-O-C键和C=O键，形成三维网络结构，可实现水凝胶吸水率优化，为纤维素衍生物高吸水率水凝胶制备提供了新的方法。本发明提供的方法制备的交联纤维素衍生物水凝胶可用作用做崩解剂，医药辅料、食品添加剂等。
进一步地，采用低温、高温交替循环处理过程中，每次循环的低温处理的温度为0℃-30℃，时间为1h-48h；每次循环的高温处理的温度为30℃-300℃，时间为5min-48h。
上述方案中，通过对低温、高温交替循环处理过程中处理温度和处理时间进行特殊限定，能更好地为纤维素衍生物的-OH和-COOH发生反应提供接触条件，更有利于促进官能团之间形成更多的C-O-C键和C=O键，从而更有利于形成合适的三维网络结构。
另外，为了得到不同形貌的水凝胶，以适应不同的应用场景，可以通过对低温、高温交替循环处理过程中的压力等具体工艺参数来实验。
进一步地，所述纤维素衍生物选自甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙甲纤维素、羟丙基纤维素、羟丙甲纤维素、醋酸纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钙、纤维醋法酯、羟丙甲纤维素琥珀酸酯、TEMPO氧化纤维素、聚阴离子纤维素、羟丙甲纤维素酞酸酯、羧基化纤维素纳米晶体、羧基化纤维素纳米纤维中的一种或多种。
上述方案中，通过对纤维素衍生物的种类进行合理的选择，实现不同官能团合理匹配，能够得到高吸水率水凝胶。
进一步地，按重量份数计，所述纤维素衍生物混合物包括1-100份纤维素衍生物与0-99份水。
上述方案中，通过将纤维素衍生物混合物中纤维素衍生物与水的用量限定在合理的范围值内，能更好地为纤维素衍生物的-OH和-COOH发生反应提供接触条件，更有利于促进官能团之间形成更多的C-O-C键和C=O键，从而更有利于形成合适的三维网络结构。
进一步地，低温、高温交替循环次数介于2-5次之间。
上述方案中，通过选定合适次数的低温、高温交替循环次数，使得形成的水凝胶具有优异三维网络结构的同时，保证制备工艺的简单易行
进一步地，还包括如下步骤：采用低温、高温交替循环处理得到的所述纤维素衍生物混合物之前，对所述纤维素衍生物混合物进行预处理。
上述方案中，通过预处理可以使得纤维素衍生物与水充分接触，有利于后续三维网络结构的充分形成。
进一步地，所述预处理的方式为静置、超声、离心、抽真空、红外光辐照、紫外光辐照方式中的一种或多种。
上述方案中，通过选择合适的预处理方式，更有利于纤维素衍生物与水的充分接触，更有利于后续三维网络结构的充分形成。
进一步地，所述预处理的温度为0℃-200℃，时间为1h-48h。
上述方案中，通过对预处理过程中温度和时间进行合理的限定，更有利于纤维素衍生物与水的充分接触，更有利于后续三维网络结构的充分形成。
根据本发明的第二方面，本发明还提供一种水凝胶，采用上述的制备方法制备而成。
本发明一种水凝胶无外加交联剂，产品安全性高，可满足医用、药用、食品等产品使用需求；普适性强，可使用多重纤维素衍生物体系；操作简单，成本低廉；可大批量生产，实现规模化生产；绿色环保，无环境污染。
进一步地，所述水凝胶的吸水率为120g/g-336g/g。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
本发明一种水凝胶的制备方法无需外加交联剂，以纤维素衍生物为原材料，通过低温、高温循环处理，为纤维素衍生物的-OH和-COOH发生反应提供了更多的接触条件，促进了官能团之间形成更多的C-O-C键和C=O键，形成三维网络结构，可实现水凝胶吸水率优化，为纤维素衍生物高吸水率水凝胶制备提供了新的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例1的水凝胶在交联前后的红外光谱图；
图2是实施例15得到的水凝胶的红外光谱图；
图3是实施例16得到的水凝胶的红外光谱图；
图4是实施例17得到的水凝胶的红外光谱图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例一种水凝胶，其制备方法包括如下步骤：
称取一定质量的10份羧甲基纤维素钠与90份去离子水混合得到纤维素衍生物混合物。
将得到的纤维素衍生物混合物室温静置预处理10h。
将预处理后的纤维素衍生物混合物在0℃下静置5h，置于80℃处理5h，完成第一个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于160℃处理5h完成第二个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于80℃处理5h完成第三个高低温脉冲处理，获得交联羧甲基纤维素钠水凝胶。
对交联前后的产物进行红外光谱测试，其结果如图1所示，可以看出，处理后的交联羧甲基纤维素钠材料的醚基-C-O-C-(1060cm-1附近)伸缩振动吸收峰的吸收带相对与羰基C=O(1450cm-1和1630cm-1附近)的对称伸缩振动峰和不对称伸缩振动峰吸收带强度增加。这说明热处理后材料的醚基-C-O-C-和C=O键增加，羧甲基纤维素钠在该处理工艺条件下生成交联结构。
实施例2
本实施例一种水凝胶，其制备方法包括如下步骤：
称取一定质量的80份羧甲基纤维素钙与20份去离子水混合得到纤维素衍生物混合物。
将得到的纤维素衍生物混合物超声预处理1h。
将预处理后的纤维素衍生物混合物在5℃下静置5h，置于90℃处理48h，完成第一个高低温脉冲处理。在5℃下静置5h，置于180℃处理24h完成第二个高低温脉冲处理。在5℃下静置5h，置于80℃处理5h完成第三个高低温脉冲脉冲处理。在30℃下静置5h，置于180℃处理5h完成第四个高低温脉冲脉冲处理，获得交联羧甲基纤维素钙水凝胶。
实施例3
本实施例一种水凝胶，其制备方法包括如下步骤：
称取一定质量的30份羧甲基纤维素钠与70份去离子水混合得到纤维素衍生物混合物。
将得到的纤维素衍生物混合物真空下静置预处理1h。
将预处理后的纤维素衍生物混合物在30℃下静置5h，置于70℃处理12h，完成第一个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于100℃处理48h完成第二个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于70℃处理8h完成第三个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于150℃处理1h完成第四个高低温脉冲处理，获得交联羧甲基纤维素钠水凝胶。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于：纤维素衍生物混合物由50份羧甲基纤维素钠与50份去离子水混合得到。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于：纤维素衍生物混合物由60份羧甲基纤维素钠与40份去离子水混合得到。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处在于：纤维素衍生物混合物由70份羧甲基纤维素钠与30份去离子水混合得到。
实施例7
本实施例与实施例1的不同之处在于：纤维素衍生物混合物由80份羧甲基纤维素钠与20份去离子水混合得到。
实施例8
本实施例与实施例1的不同之处在于：纤维素衍生物混合物由90份羧甲基纤维素钠与10份去离子水混合得到。
实施例9
本实施例与实施例1的不同之处在于：纤维素衍生物混合物只包括100份羧甲基纤维素钠。
实施例10
本实施例与实施例1的不同之处在于：其制备方法是将纤维素衍生物混合物在0℃下静置5h，置于80℃处理5h，采用一次高低温脉冲处理。
实施例11
本实施例与实施例1的不同之处在于：其制备方法采用5次低温、高温交替循环处理，具体如下：
称取一定质量的40份羧甲基纤维素钠与60份去离子水混合。将混合物红外光辐照预处理1h。在25℃下静置5h，置于80℃处理6h，完成第一个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于160℃处理1h完成第二个高低温脉冲处理。按照前两个循环的条件，依次循环高低温脉冲处理5个循环，获得交联水凝胶。
实施例12
本实施例与实施例1的不同之处在于：其制备方法采用10次低温、高温交替循环处理，具体如下：
称取一定质量的40份羧甲基纤维素钠与60份去离子水混合。将混合物红外光辐照预处理1h。在25℃下静置5h，置于80℃处理6h，完成第一个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于160℃处理1h完成第二个高低温脉冲处理。按照前两个循环的条件，依次循环高低温脉冲脉冲处理10个循环，获得交联水凝胶。
实施例13
本实施例与实施例1的不同之处在于：其制备方法采用20次低温、高温交替循环处理，具体如下：
称取一定质量的40份羧甲基纤维素钠与60份去离子水混合。将混合物红外光辐照预处理1h。在25℃下静置5h，置于80℃处理6h，完成第一个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于160℃处理1h完成第二个高低温脉冲处理。按照前两个循环的条件，依次循环高低温脉冲脉冲处理二十个循环，获得交联水凝胶。
实施例14
本实施例与实施例1的不同之处在于，其制备方法如下：
称取一定质量的100份羧甲基纤维素钠与0份去离子水混合。将混合物紫外光辐照预处理1h。在0℃下静置5h，置于140℃处理0.5h完成第一个高低温脉冲处理，获得交联水凝胶。
实施例15
本实施例一种水凝胶，其制备方法包括如下步骤：
称取一定质量的50份羧基化纳米纤维素晶体与50份去离子水混合。将混合物超声预处理1h。在0℃下静置5h，置于80℃处理5h，完成第一个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于160℃处理15min完成第二个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于80℃处理5h完成第三个高低温脉冲处理，获得交联水凝胶，得到的交联水凝胶的红外光谱图如图2所示。
实施例16
本实施例一种水凝胶，其制备方法包括如下步骤：
称取一定质量的40份聚阴离子纤维素与60份去离子水混合。将混合物超声预处理1h。在0℃下静置5h，置于80℃处理5h，完成第一个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于160℃处理5h完成第二个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于80℃处理5h完成第三个高低温脉冲处理，获得交联水凝胶，得到的交联水凝胶的红外光谱图如图3所示。
实施例17
本实施例一种水凝胶，其制备方法包括如下步骤：
称取一定质量的40份TEMPO氧化纤维素与60份去离子水混合。将混合物静置预处理48h。在0℃下静置5h，置于80℃处理5h，完成第一个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于160℃处理5h完成第二个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于80℃处理5h完成第三个高低温脉冲处理，获得交联水凝胶，得到的交联水凝胶的红外光谱图如图4所示。
实施例18
本实施例一种水凝胶，其制备方法包括如下步骤：
称取一定质量的2份羧甲基纤维素钠与98份去离子水混合得到纤维素衍生物混合物。
将得到的纤维素衍生物混合物室温静置预处理10h。
将预处理后的纤维素衍生物混合物在0℃下静置5h，置于60℃处理5h，完成第一个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于150℃处理5h完成第二个高低温脉冲处理。在0℃下静置5h，置于80℃处理5h完成第三个高低温脉冲处理，获得交联羧甲基纤维素钠水凝胶。
对比例1
本对比例参照王迎军，葛建华，郑裕东等人在2005年在化学工程期刊上公开的《二步加热交联法制备羧甲基纤维素基高吸水材料》，提供一种水凝胶的制备方法，具体方法如下：
配制质量分数为2%的CMC水溶液，80℃烘干。然后在145℃下热处理10min-15min，可以得到吸水率为110g/g-116g/g的纤维素基高吸水材料，而本发明提供的制备方法制备的水凝胶吸水率高于对比例，最大值为336g/g。
对上述实施例和对比例得到的水凝胶进行吸水率测试，吸水率的测试方法如下，测试结果如下表1所示。
吸水率的测试方法：用分析天平量取0.1g干燥的待测样品（100目），置于盛有1000ml蒸馏水的烧杯中，常温下放置一段时间，达到吸液平衡后，用200目筛网将剩余水滤去，吸干表面浮水，准确称取吸水后树脂质量。
吸水率 = (m2- m1)/m1
其中：m1为吸水前树脂的质量（g）；m2为吸水后树脂质量（g）。
表1
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将纤维素衍生物与水混合，得到纤维素衍生物混合物；
采用低温、高温交替循环处理得到的所述纤维素衍生物混合物，得到水凝胶；其中，低温、高温交替循环次数介于1-20次之间；
采用低温、高温交替循环处理过程中，每次循环的低温处理的温度为0℃-30℃，时间为1h-48h；每次循环的高温处理的温度为30℃-300℃，时间为5min-48h；
还包括如下步骤：采用低温、高温交替循环处理得到的所述纤维素衍生物混合物之前，对所述纤维素衍生物混合物进行预处理；所述预处理的方式为静置、超声、离心、抽真空、红外光辐照、紫外光辐照方式中的一种或多种；所述预处理的温度为0℃-200℃，时间为1h-48h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素衍生物选自甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙甲纤维素、羟丙基纤维素、羟丙甲纤维素、醋酸纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钙、纤维醋法酯、羟丙甲纤维素琥珀酸酯、TEMPO氧化纤维素、聚阴离子纤维素、羟丙甲纤维素酞酸酯、羧基化纤维素纳米晶体、羧基化纤维素纳米纤维中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述纤维素衍生物混合物包括1-100份纤维素衍生物与0-99份水。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，低温、高温交替循环次数介于2-5次之间。
5.一种水凝胶，其特征在于，采用权利要求1-4任一项所述的制备方法制备而成。
6.根据权利要求5所述的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶的吸水率为120g/g-336g/g。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311128654.8A CN116854950B (zh) | 2023-09-04 | 2023-09-04 | 一种水凝胶及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311128654.8A CN116854950B (zh) | 2023-09-04 | 2023-09-04 | 一种水凝胶及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116854950A CN116854950A (zh) | 2023-10-10 |
| CN116854950B true CN116854950B (zh) | 2023-11-28 |
Family
ID=88234494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311128654.8A Active CN116854950B (zh) | 2023-09-04 | 2023-09-04 | 一种水凝胶及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116854950B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2654754A1 (en) * | 2009-02-19 | 2010-08-19 | Axcelon Biopolymers Corporation | Anisotropic nanocomposite hydrogel |
| CN109091699A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-28 | 郑州大学 | 一种止血海绵的制备方法及其制备的止血海绵 |
| CN114058060A (zh) * | 2020-08-06 | 2022-02-18 | 北京石墨烯研究院 | 导电聚合物水凝胶及其制备方法、产电器件 |
-
2023
- 2023-09-04 CN CN202311128654.8A patent/CN116854950B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2654754A1 (en) * | 2009-02-19 | 2010-08-19 | Axcelon Biopolymers Corporation | Anisotropic nanocomposite hydrogel |
| CN109091699A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-28 | 郑州大学 | 一种止血海绵的制备方法及其制备的止血海绵 |
| CN114058060A (zh) * | 2020-08-06 | 2022-02-18 | 北京石墨烯研究院 | 导电聚合物水凝胶及其制备方法、产电器件 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| The Synthesis of a Novel Cellulose Physical Gel;Jiufang Duan et al;Journal of Nanomaterials;312696/1-312696/8 * |
| 纤维素基气凝胶的制备及功能材料构建;刘亚迪;裴莹;郑学晶;汤克勇;;高分子通报(第09期);第1页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116854950A (zh) | 2023-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103159896B (zh) | 纤维素接枝丙烯酸共聚物的制备及作为吸附剂的应用 | |
| CN112500530B (zh) | 一种碳酸钙/甘蔗渣纤维素基高吸水树脂及其制备方法 | |
| CN105131185B (zh) | 菠萝渣半纤维素基pH敏感型多孔水凝胶及其制法与应用 | |
| Chen et al. | Synthesis and characterization of temperature/pH dual sensitive hemicellulose-based hydrogels from eucalyptus APMP waste liquor | |
| CN103224635A (zh) | 一种复合型淀粉改性高吸水树脂的制备方法 | |
| CN108976440B (zh) | 一种甘蔗渣半纤维素制备水凝胶的方法 | |
| CN103965403A (zh) | 壳聚糖接枝amps的新方法 | |
| CN109485878A (zh) | 高强度高韧性再生纤维素水凝胶及其制备方法 | |
| KR101718473B1 (ko) | 이타콘산 그래프트 전분 공중합체 및 이의 제조방법 | |
| CN105504315A (zh) | 一种秸秆全组分水凝胶的制备方法及其应用 | |
| CN114230719B (zh) | 一种冷等离子体制备的双重交联纤维素基水凝胶及其制备方法与应用 | |
| CN116854950B (zh) | 一种水凝胶及其制备方法 | |
| CN105597692A (zh) | 一种纤维素衍生物水凝胶微球的制备方法 | |
| CN109553732B (zh) | 一种烟草秸秆基超吸水树脂及其制备方法 | |
| CN110372833A (zh) | 一种用竹屑制备可降解高吸水树脂的方法 | |
| CN114316375A (zh) | 一种多级孔结构复合气凝胶及其制备方法 | |
| CN108342906B (zh) | 一种羽绒基复合材料、制备方法及其应用 | |
| CN109503778B (zh) | 一种烟梗基复合水凝胶的制备方法 | |
| CN100349933C (zh) | 球状吸水树脂的制备方法 | |
| CN110003390B (zh) | 一种淀粉或纤维素基高分子多孔吸附树脂及其制备方法 | |
| CN101693743B (zh) | 含双键侧基纤维素衍生物的制备方法 | |
| CN110734553A (zh) | 一种可降解高吸水树脂的制备方法 | |
| CN104532481A (zh) | 一种高效吸水薄层材料的制备及其方法 | |
| CN115155534A (zh) | 一种复合多糖生物质凝胶吸附剂的制备方法及其应用 | |
| CN113462113A (zh) | 一种甘蔗渣纤维素/聚乙烯醇半穿网络高吸水材料的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |