CN101423564B - 一种用于快速制备水凝胶的海藻酸盐的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于快速制备水凝胶的海藻酸盐的制备方法，包括下述步骤：①将水溶性海藻酸盐配制成浓度为0.1～10％的均匀水溶液；②将可溶性二价金属盐水溶液，加入搅拌的上述海藻酸盐水溶液中，分散均匀后，静止反应10～30分钟，生成胶状物；③将上述胶状物用有机溶剂脱水至含水量40～70％；④将脱水后的物料干燥至含水量5～15％；⑤将干燥后的物料粉碎至80～250目，制得成品。本发明方法制得的海藻酸盐，加入适量水，即可获得水凝胶产品，使用方便快捷，且无需设备投资。

Description

一种用于快速制备水凝胶的海藻酸盐的制备方法 

技术领域

本发明涉及一种海藻酸盐的制备方法，尤其是涉及一种用于快速制备水凝胶的海藻酸盐的制备方法。 

背景技术

水凝胶(Hydrogel)是一种高分子网络体系，性质柔软，能吸收大量的水。凡是水溶性或亲水性的高分子，通过一定的化学交联或物理交联，都可以形成水凝胶。作为一种高吸水保水材料，水凝胶被广泛用于多种领域，如：干旱地区的土壤保水剂，农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂，原油或成品油的脱水，在矿业中的抑尘剂，食品中的保鲜剂、增稠剂，医疗中的药物载体等等。 

作为一种高分子羧酸，海藻酸可以和不同的金属离子结合后形成盐。由于结合的性质和稳定性的不同，不同种类的海藻酸盐有很不相同的溶解性能。海藻酸的钠、钾、铵盐是水溶性的，但由于亲水性强，受水易成团，造成团内粉末很难再遇水溶解，从而使水溶性海藻酸盐的溶解较为困难，通常需要在高速搅拌溶解设备的作用下，充分溶解几个小时才能获得均匀的溶液。除了海藻酸镁，海藻酸和二价金属离子形成的盐是不溶于水的。水溶性的海藻酸盐在和二价的阳离子(镁除外)反应后在大分子间形成交联键。当二价的阳离子的含量逐渐增加时，海藻酸盐溶液变得越来越粘稠，直至形成凝胶。 

目前海藻酸盐水凝胶的制作，主要是以水溶性海藻酸盐为原料，将其溶解后，通过向其溶液中加入钙等二价金属离子反应制得，这种制作方式存在以下几点不足：

1、水溶性海藻酸盐的溶解较为困难，要求用户具备高速剪切溶解设备。 

2、制备凝胶时，钙等二价金属离子的加入方式、加入速度、反应时间都对凝胶性质有一定影响，要求用户具备相应的操作技术。 

受以上两个因素的影响，目前海藻酸盐水凝胶的制作必须要由专业人员利用专业设备进行批量生产，制成膏状无定型水凝胶产品。该产品为湿态，储存、运输极为不便。更为重要的是，海藻酸盐作为一种天然的高分子物质，在湿态下自然降解的速度非常迅速。降解后的海藻酸盐，无论凝胶性和保水性都会发生很大变化，直至最后凝胶化水，无法继续使用。因此，目前批量生产的湿态海藻酸盐水凝胶产品从生产到使用的期限非常短暂，极大的限制了海藻酸盐水凝胶的应用推广。 

发明内容

本发明提供了一种用于快速制备水凝胶的海藻酸盐的生产方法，该种海藻酸盐具有快速吸水溶胀的性能，与一定量水混合，不需搅拌即可获得水凝胶产品，使用方便快捷，且无需设备投资。 

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现，一种用于快速制备水凝胶的海藻酸盐的制备方法，其特征在于所述方法包括下述步骤： 

①将水溶性海藻酸盐配制成浓度为0.1～10％的均匀水溶液； 

②将可溶性二价金属盐水溶液，加入搅拌的上述海藻酸盐水溶液中，分散均匀后，静止反应10～30分钟，生成胶状物； 

③将上述胶状物用有机溶剂脱水至含水量40～70％； 

④将脱水后的物料干燥至含水量5～15％； 

⑤将干燥后的物料粉碎至80～250目，制得成品。 

所述水溶性海藻酸盐包括海藻酸钠、海藻酸钾和海藻酸铵中的一种或多种。 

所述可溶性二价金属盐为除镁外的可溶性二价金属盐。 

所述可溶性二价金属盐包括但不限于氯化钙、氯化钡、氯化铜、氯化锌、硫酸铜或硫酸锌中的一种或多种。 

所述可溶性二价金属盐水溶液的浓度为0.2～20％。 

所述有机溶剂为乙醇、丙二醇、甲醇、丙酮中的一种或多种，所述有机溶剂的浓度为40～100％。 

所述海藻酸盐粘度为100～1500mPa.s。 

所述浓度为0.1～10％的均匀水溶液的粘度为100～30000mPa.s。 

所述可溶性二价金属盐的加入量与所述海藻酸盐的物质的量满足以下关系式：n海藻酸盐∶n可溶性二价金属盐为1∶0.05～0.45。 

本发明一种用于快速制备水凝胶的藻酸盐的生产方法，是用一定量的钙等金属离子(镁除外)通过化学反应取代海藻酸钠(钾或铵)大分子中的部分钠(钾或铵)离子，使所制备的新型海藻酸盐分子结构中水溶性海藻酸盐单体和不溶性海藻酸盐单体交错排列、嵌段共聚，从而使得该新型海藻酸盐既具有水溶性海藻酸盐的吸水性，又具有水不溶性海藻酸盐不溶解的特性。当水溶性海藻酸盐中的一价金属离子被少量二价金属离子取代时，所生成的新型海藻酸盐性质倾向于水溶性海藻酸盐的性质，吸水性强，但凝胶性差；随一价金属离子被二价金属离子取代程度的增加，产品的吸水性变差，而凝胶性增强。根据海藻酸盐水凝胶使用领域的不同，可用二价金属离子取代掉水溶性海藻酸盐中10～90％的一价金属离子，制成具有不同吸水能力的新型海藻酸盐。将该新型海藻酸盐干燥粉碎至80目以上，即可制得一种用于快速制备水凝胶的藻酸盐。该种海藻酸盐具有快速吸水溶涨的性能，与一定量水混合，不需搅拌即可获得水凝胶产品，使用方便快捷，且无需设备投资。 

本发明采用合理的方法控制相关工序的含水量，干燥后的物料粉碎至80目以上，以及海藻酸盐与可溶性二价金属盐适当的配比关系，从而实现下述优点和积极效果： 

1、作为一种用于快速制备水凝胶的藻酸盐，使用此种海藻酸盐时，加入定 量水即可获得凝胶，使用非常方便，不要求使用者具备相应的凝胶制备技术和相关设备投资。 

2、作为一种方便产品，由于其对使用人员和设备条件要求较低，因此应用范围更加广泛。 

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 

实施例1 

将粘度为300mPa.s的市售海藻酸铵20g，溶解成4％的均匀水溶液，溶液粘度为25000mPa.s。 

将20g浓度为10％的氯化钙水溶液，加入搅拌的上述海藻酸盐水溶液中，分散均匀后，静止反应20分钟，生成胶状物。 

将上述胶状物用90％的乙醇脱水至含水量为60％。 

将脱水后的物料干燥至含水量为14％。 

将干燥后的物料粉碎至150目，制得的新型海藻酸盐，最大可吸收自身重量40倍的水而形成水凝胶。 

实施例2 

将粘度为600mPa.s的市售海藻酸钾5000g，溶解成3％的均匀水溶液，溶液粘度为23800mPa.s。 

将350g氯化钙和620g硫酸铜溶于5000g纯水，制成均匀水溶液，加入搅拌的上述海藻酸盐水溶液中，分散均匀后，静止反应25分钟，生成胶状物。 

将上述胶状物用95％的甲醇脱水至含水量为65％。 

将脱水后的物料干燥至含水量为13％。 

将干燥后的物料粉碎至180目，制得的新型海藻酸盐，最大可吸收自身重量28倍的水而形成水凝胶。 

实施例3

将粘度为1200mPa.s的市售海藻酸钠100kg，溶解成2％的均匀水溶液，溶液粘度为10560mPa.s。 

将14kg硫酸铜和13kg氯化锌溶解于30kg纯水，制成均匀水溶液，加入搅拌的上述海藻酸盐水溶液中，分散均匀后，静止反应30分钟，生成胶状物。 

将上述胶状物用无水丙酮脱水至含水量55％。 

将脱水后的物料干燥至含水量13％。 

将干燥后的物料粉碎至200目，制得成品，制得的新型海藻酸盐制品，最大可吸收自身重量20倍的水而形成水凝胶。 

在上述实施例中，所述可溶性二价金属盐的加入量与所述海藻酸盐的物质的量满足以下关系式：n海藻酸盐∶n可溶性二价金属盐为1∶0.05～0.45。 

上述反应比例关系保证最终产品中的可溶性海藻酸盐和不溶性海藻酸盐的适当比例，保证遇水混合即成水凝胶。 

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于快速制备水凝胶的海藻酸盐的制备方法，其特征在于所述方法包括下述步骤：

①将水溶性海藻酸盐配制成浓度为0.1～10％的均匀水溶液；

②将可溶性二价金属盐水溶液，加入搅拌的上述海藻酸盐水溶液中，分散均匀后，静止反应10～30分钟，生成胶状物；

③将上述胶状物用有机溶剂脱水至含水量40～70％；

④将脱水后的物料干燥至含水量5～15％；

⑤将干燥后的物料粉碎至80～250目，制得成品；

所述可溶性二价金属盐为氯化钙、氯化钡、氯化铜、氯化锌、硫酸铜或硫酸锌中的一种或多种；

所述可溶性二价金属盐水溶液的浓度为0.2～20％；

所述有机溶剂为乙醇、丙二醇、甲醇、丙酮中的一种或多种，所述有机溶剂的浓度为40～100％；

所述海藻酸盐粘度为100～1500mPa.s；

所述浓度为0.1～10％的均匀水溶液的粘度为100～30000mPa.s；

所述可溶性二价金属盐的加入量与所述海藻酸盐的物质的量满足以下关系式：n海藻酸盐∶n可溶性二价金属盐为1∶0.05～0.45。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述水溶性海藻酸盐为海藻酸钠、海藻酸钾和海藻酸铵中的一种或多种。