CN105295075A - 吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法 - Google Patents

吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105295075A
CN105295075A CN201510800998.8A CN201510800998A CN105295075A CN 105295075 A CN105295075 A CN 105295075A CN 201510800998 A CN201510800998 A CN 201510800998A CN 105295075 A CN105295075 A CN 105295075A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polyvinyl alcohol
cellulose
fast
dispersion liquid
nano
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.)
Pending
Application number
CN201510800998.8A
Other languages
English (en)
Inventor
徐朝阳
李健昱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Forestry University
Original Assignee
Nanjing Forestry University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Forestry University filed Critical Nanjing Forestry University
Priority to CN201510800998.8A priority Critical patent/CN105295075A/zh
Publication of CN105295075A publication Critical patent/CN105295075A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Colloid Chemistry (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

本发明是一种吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法，包括以下步骤：纳米纤维素悬浮液加入去离子水中，磁力搅拌配制成混合分散液；加入聚乙二醇、聚乙烯醇，90℃条件下磁力搅拌3h；50℃恒温静置40min，分散液倒入模具中低温冷冻后恒温放置，完成5次冻融循环；得到的水凝胶放入去离子水中置换出凝胶中的聚乙二醇，得到聚乙烯醇复合凝胶。本发明过程没有化学反应产生，制备过程绿色无污染，不同分子量的聚乙二醇能够调节水凝胶的孔径大小及网络结构，纳米纤维素的加入进一步提高了凝胶网络的互穿性，得到了高溶胀度复合凝胶，并有效提高了复合凝胶的热稳定性。

Description

吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法
技术领域
本发明涉及吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法，属于生物工程领域。
背景技术
近年来水凝胶在生物工程领域的研究越来越广泛，其优秀的生物学的性能使其在生物医学及组织工程的应用成为研究的热点。水凝胶的孔径大小及微结构的调控对其在生物医学和组织工程的应用起着极为重要的作用。如药物传递，蛋白质固定，生物支架，软骨等应用都对功能性水凝胶的微结构及孔径有着严格要求。然而国内外对水凝胶微结构体系的研究仍然具有极大的挑战。
天然的生物高分子水凝胶有着良好的生物相容性，然而其力学性能及过快的降解性极大限制了在生物医学领域的应用。因此聚合高分子材料在凝胶中的研究引起了极大关注，聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性聚合高分子材料，由于其优良的生物相容性及低毒性使其在生物工程领域里的研究应用愈来愈广泛，其通过一定工艺加工成型后便可得到力学性能好，稳定性高的水凝胶。单纯的聚乙烯醇水凝胶无法获得均一孔径及互穿的多孔结构，目前制备多孔材料的方法有相分离法，发泡法，致孔剂法等，虽然能是凝胶产生多孔结构，但这些方法都无法控制孔径均匀性与大小且闭孔较多，开孔性差。
对于水溶液体系中采用冻融循环法制备聚乙烯醇水凝胶，虽然绿色无污染但无法获得理想的多孔凝胶结构。因此如何在物理法制备聚乙烯醇水凝胶过程中使得凝胶孔径可调并且获得均一稳定的多孔结构是目前亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法，包括以下步骤：
(1)纳米纤维素悬浮液加入去离子水中，磁力搅拌配制成混合分散液；
(2)聚乙二醇、聚乙烯醇加入步骤(1)中的分散液中，加热条件下磁力搅拌至均匀；
(3)将步骤(2)的分散液恒温静置，得纳米纤维素、聚乙二醇、聚乙烯醇混合分散液；
(4)将步骤(3)得到的分散液倒入模具中，静置；
(5)将步骤(4)得到混合分散液低温冷冻后再恒温放置，反复冻融，循环5次；
(6)将步骤(5)得到的水凝胶放入去离子水中置换出凝胶中的聚乙二醇，得到聚乙烯醇复合凝胶。
作为优选的技术方案，所述纳米纤维素为植物来源的纳米纤维素，纳米纤维素悬浮液中的纳米纤维素的浓度为0.8～1.2wt％，直径为10～30nm，长度500nm～2μm。
作为优选的技术方案，所述聚乙烯醇的聚合度1750±50，聚乙二醇的分子量为2000、4000或6000。
作为优选的技术方案，各组分重量比纳米纤维素：聚乙二醇：聚乙烯醇＝1:1-4:7.5。作
为优选的技术方案，步骤(2)中磁力搅拌温度为90℃，步骤(3)中静置温度为50℃。
作为优选的技术方案，步骤(5)中每次冻融的低温冷冻温度为-20℃，冷冻时间14h；恒温放置温度为25℃放置时间6h。
作为优选的技术方案，所述纳米纤维素由机械研磨、酶水解、酸水解或氧化剂氧化中的任意一种方法制备得到或者至少两种以上的方法联合制备得到。
作为优选的技术方案，所述纳米纤维素悬浮液的制备方法如下：
A、筛取40～60目的竹粉原料，将其烘干后使用电子天平精确称取10g用滤纸包裹好放入索式抽提器中，制备450ml的苯醇抽提液，90℃进行抽提6h，过滤洗涤直中性，其中苯醇抽提液中苯300ml，乙醇150ml；
B、将洗滤后的原料放入烧杯，加400ml去离子水，用1～1.25wt％的亚氯酸钠在酸性条件下处理，1h后再次添加同量亚氯酸钠，同样在酸性条件下处理，重复添加5～7次，以脱除大部分木质素，制得综纤维素；
C、配制2～3wt％的氢氧化钾溶液，在90℃下处理第1步获得的综纤维素2～3h，以脱除其中的大部分半纤维素；
D、用1～1.25wt％亚氯酸钠在酸性条件下处理步骤(C)所得溶液1～2h，并进一步用4～7wt％的氢氧化钾于90℃下对所得纤维素进行纯化处理2～4h，以除去木质素和半纤维素，从而获得纯化的纤维素；
E、采用1～1.5wt％的盐酸溶液，在80～90℃下处理步骤(D)中获得的纯化纤维素2～3h；
F、将步骤E获得的纯化纤维素配成浓度为0.8～1.2wt％的水悬浊液，研磨处理15～20分钟，得到纤维直径在10～30nm，纤维长度在500nm～2μm的纳米纤维素悬浊液。
本发明的有益效果如下：
1)本发明过程没有化学反应产生，制备过程绿色无污染，不同分子量的聚乙二醇能够调节水凝胶的孔径大小及网络结构，纳米纤维素的加入进一步提高了凝胶网络的互穿性，得到了高溶胀度复合凝胶，并有效提高了复合凝胶的热稳定性。
2)采用冻融循环法制备聚乙烯醇复合凝胶，制备工艺过程简单，得到了高溶胀度复合凝胶，并提高了凝胶热稳定性。
3)本发明制备的纳米纤维素直径范围在10～30nm，纤维长度范围在500nm～2μm之间，其长径比和比表面积有很大的提高，制备的复合凝胶具有吸水快、高溶胀度，热稳定性优良，可应用于生物医学，组织工程等领域。
具体实施方式
实施例1
纳米纤维素的制备工艺步骤：
A、筛取40～60目的竹粉原料，将其烘干后使用电子天平精确称取10g用滤纸包裹好放入索式抽提器中，制备450ml的苯醇抽提液，90℃进行抽提6h，过滤洗涤直中性，其中苯醇抽提液中苯300ml,乙醇150ml；
B、将洗滤后的原料放入烧杯，加400ml去离子水，用1～1.25wt％的亚氯酸钠在酸性条件下处理，1h后再次添加同量亚氯酸钠，同样在酸性条件下处理，重复添加5～7次，以脱除大部分木质素，制得综纤维素；
C、配制2～3wt％的氢氧化钾溶液，在90℃下处理第1步获得的综纤维素2～3h，以脱除其中的大部分半纤维素；
D、用1～1.25wt％亚氯酸钠在酸性条件下处理步骤(C)所得溶液1～2h，并进一步用4～7wt％的氢氧化钾于90℃下对所得纤维素进行纯化处理2～4h，以除去木质素和半纤维素，从而获得纯化的纤维素；
E、采用1～1.5wt％的盐酸溶液，在80～90℃下处理步骤(D)中获得的纯化纤维素2～3h；
F、将步骤E获得的纯化纤维素配成浓度为0.8～1.2wt％的水悬浊液，研磨处理15～20分钟，得到直径在10～30nm，长度在500nm～2μm的纳米纤维素悬浊液。
实施例2
本吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取64g的纳米纤维素悬浮液加入36g去离子水中，磁力搅拌配制成混合分散液；
(2)称取聚乙烯醇7.5g，分子量2000的聚乙二醇1g，加入步骤(1)中的分散液中，90℃条件下磁力搅拌3h；
(3)将步骤(2)分散液恒温静置40min，静置温度为50℃，得纳米纤维素、聚乙烯醇与聚乙二醇混合分散液；
(4)将步骤(3)得到的分散液倒入模具中，静置20min；
(5)将步骤(4)得到混合分散液低温冷冻14h，冷冻温度为-20℃，取出后恒温放置6h，放置温度为25℃，重复完成5次冻融循环；
(6)将步骤(5)得到的水凝胶放入去离子水中置换出凝胶中的聚乙二醇，得到聚乙烯醇复合凝胶。
对制得的复合凝胶进行性能测试。测试结果见表1。
实施例3
本吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取64g的纳米纤维素悬浮液加入36g去离子水中，磁力搅拌配制成混合分散液；
(2)称取聚乙烯醇7.5g，分子量4000的聚乙二醇3g，加入步骤(1)中的分散液中，90℃条件下磁力搅拌3h；
(3)将步骤(2)分散液恒温静置40min，静置温度为50℃，得纳米纤维素、聚乙烯醇与聚乙二醇混合分散液；
(4)将步骤(3)得到的分散液倒入模具中，静置20min；
(5)将步骤(4)得到混合分散液低温冷冻14h，冷冻温度为-20℃，取出后恒温放置6h，放置温度为25℃，重复完成5次冻融循环；
(6)将步骤(5)得到的水凝胶放入去离子水中置换出凝胶中的聚乙二醇，得到聚乙烯醇复合凝胶。
实施例4
本吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取64g的纳米纤维素悬浮液加入36g去离子水中，磁力搅拌配制成混合分散液；
(2)称取聚乙烯醇7.5g，分子量6000的聚乙二醇4g，加入步骤(1)中的分散液中，90℃条件下磁力搅拌3h；
(3)将步骤(2)分散液恒温静置40min，静置温度为50℃，得纳米纤维素、聚乙烯醇与聚乙二醇混合分散液；
(4)将步骤(3)得到的分散液倒入模具中，静置20min；
(5)将步骤(4)得到混合分散液低温冷冻14h，冷冻温度为-20℃，取出后恒温放置6h，放置温度为25℃，重复完成5次冻融循环；
(6)将步骤(5)得到的水凝胶放入去离子水中置换出凝胶中的聚乙二醇，得到聚乙烯醇复合凝胶。
对比例1
本聚乙烯醇水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取聚乙烯醇7.5g，加入100g去离子水中，90℃条件下磁力搅拌3h；
(2)将步骤(1)溶液恒温静置40min，静置温度为50℃，得稳定的聚乙烯醇溶液；
(3)将步骤(2)得到的溶液倒入模具中，静置20min；
(4)将步骤(3)得到溶液低温冷冻14h，冷冻温度为-20℃，取出后恒温放置6h，放置温度为25℃，重复完成5次冻融循环得到聚乙烯醇凝胶。
对制得的聚乙烯醇凝胶进行性能测试。测试结果见表1
表1：实施例2-4与对比例1制得的聚乙烯醇复合水凝胶的性能对照表
溶胀平衡时间(T/min) 溶胀度(S％)
实施例2 360 900
实施例3 280 1030
实施例4 190 1120
对比例1 500 550
溶胀平衡时间及溶胀度测试：将制得的凝胶试样放置在25℃的去离子水中，每隔一定时间将试样取出用滤纸擦干凝胶表面水分，称重记为Wt，当Wt不在变化时即达到溶胀平衡，记录溶胀平衡时间T。Wt为t时间取出试样的重量，Ws为溶胀平衡时凝胶重量，Wd为干凝胶的重量。
从表1中可以看出，通过本发明的制备方法制得的聚乙烯醇复合凝胶吸水速度快，溶胀度高。

Claims (8)

1.一种吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)纳米纤维素悬浮液加入去离子水中，磁力搅拌配制成混合分散液；
(2)聚乙二醇、聚乙烯醇加入步骤(1)中的分散液中，加热条件下磁力搅拌至均匀；
(3)将步骤(2)的分散液恒温静置，得纳米纤维素、聚乙二醇、聚乙烯醇混合分散液；
(4)将步骤(3)得到的分散液倒入模具中，静置；
(5)将步骤(4)得到混合分散液低温冷冻后再恒温放置，反复冻融，循环5次；
(6)将步骤(5)得到的水凝胶放入去离子水中置换出凝胶中的聚乙二醇，得到聚乙烯醇复合凝胶。
2.根据权利要求1所述的吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法，其特征在于：所述纳米纤维素为植物来源的纳米纤维素，纳米纤维素悬浮液中的纳米纤维素的浓度为0.8～1.2wt％，纤维直径为10～30nm，纤维长度500nm～2μm。
3.根据权利要求2所述的吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇的聚合度为1750±50，聚乙二醇的分子量为2000、4000或6000。
4.根据权利要求3所述的吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法，其特征在于：各组分重量比纳米纤维素：聚乙二醇：聚乙烯醇＝1:1-4:7.5。
5.根据权利要求4所述的吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法，其特征在于：步骤(2)中磁力搅拌温度为90℃，步骤(3)中静置温度为50℃。
6.根据权利要求5所述的吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法，其特征在于：步骤(5)中每次冻融的低温冷冻温度为-20℃，冷冻时间14h；恒温放置温度为25℃放置时间6h。
7.根据权利要求3所述的吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法，其特征在于：所述纳米纤维素由机械研磨、酶水解、酸水解或氧化剂氧化中的任意一种方法制备得到或者至少两种以上的方法联合制备得到。
8.根据权利要求7所述的吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法，其特征在于：所述纳米纤维素悬浮液的制备方法如下：
A、筛取40～60目的竹粉原料，将其烘干后使用电子天平精确称取10g用滤纸包裹好放入索式抽提器中，制备450ml的苯醇抽提液，90℃进行抽提6h，过滤洗涤直中性，其中苯醇抽提液中苯300ml，乙醇150ml；
B、将洗滤后的原料放入烧杯，加400ml去离子水，用1～1.25wt％的亚氯酸钠在酸性条件下处理，1h后再次添加同量亚氯酸钠，同样在酸性条件下处理，重复添加5～7次，以脱除大部分木质素，制得综纤维素；
C、配制2～3wt％的氢氧化钾溶液，在90℃下处理第1步获得的综纤维素2～3h，以脱除其中的大部分半纤维素；
D、用1～1.25wt％亚氯酸钠在酸性条件下处理步骤(C)所得溶液1～2h，并进一步用4～7wt％的氢氧化钾于90℃下对所得纤维素进行纯化处理2～4h，以除去木质素和半纤维素，从而获得纯化的纤维素；
E、采用1～1.5wt％的盐酸溶液，在80～90℃下处理步骤(D)中获得的纯化纤维素2～3h；
F、将步骤E获得的纯化纤维素配成浓度为0.8～1.2wt％的水悬浊液，研磨处理15～20分钟，得到纤维直径在10～30nm，长度在500nm～2μm的纳米纤维素悬浊液。
CN201510800998.8A 2015-11-19 2015-11-19 吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法 Pending CN105295075A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510800998.8A CN105295075A (zh) 2015-11-19 2015-11-19 吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510800998.8A CN105295075A (zh) 2015-11-19 2015-11-19 吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105295075A true CN105295075A (zh) 2016-02-03

Family

ID=55192966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510800998.8A Pending CN105295075A (zh) 2015-11-19 2015-11-19 吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105295075A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106589894A (zh) * 2016-12-19 2017-04-26 华南理工大学 一种耐热纤维素纳米晶的制备方法
CN106084303B (zh) * 2016-05-31 2019-01-18 陕西科技大学 一种可生物降解高分子多孔复合材料及其制备方法
CN110183804A (zh) * 2019-06-14 2019-08-30 西安工程大学 一种聚乙烯醇发泡材料及其制备方法
CN111494701A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 西北大学 具有不对称孔径的聚乙烯醇水凝胶
CN112094418A (zh) * 2020-09-27 2020-12-18 河南省科学院同位素研究所有限责任公司 一种具有光热转换形状记忆效应水凝胶复合材料及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102786642A (zh) * 2012-08-10 2012-11-21 南京林业大学 一种纳米纤维素/聚乙烯醇凝胶复合材料

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102786642A (zh) * 2012-08-10 2012-11-21 南京林业大学 一种纳米纤维素/聚乙烯醇凝胶复合材料

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杜倩雯: "细菌纤维素基复合水凝胶的制备及其性能研究", 《东华大学》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106084303B (zh) * 2016-05-31 2019-01-18 陕西科技大学 一种可生物降解高分子多孔复合材料及其制备方法
CN106589894A (zh) * 2016-12-19 2017-04-26 华南理工大学 一种耐热纤维素纳米晶的制备方法
CN106589894B (zh) * 2016-12-19 2019-08-27 广州简米餐具有限公司 一种耐热纤维素纳米晶的制备方法
CN111494701A (zh) * 2019-01-31 2020-08-07 西北大学 具有不对称孔径的聚乙烯醇水凝胶
CN111494701B (zh) * 2019-01-31 2021-07-02 西北大学 具有不对称孔径的聚乙烯醇水凝胶
CN110183804A (zh) * 2019-06-14 2019-08-30 西安工程大学 一种聚乙烯醇发泡材料及其制备方法
CN112094418A (zh) * 2020-09-27 2020-12-18 河南省科学院同位素研究所有限责任公司 一种具有光热转换形状记忆效应水凝胶复合材料及其制备方法
CN112094418B (zh) * 2020-09-27 2023-04-25 河南省科学院同位素研究所有限责任公司 一种具有光热转换形状记忆效应水凝胶复合材料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105153438A (zh) 高强度高溶胀性纳米纤维素/聚乙烯醇复合水凝胶的制备方法
CN105295075A (zh) 吸水快、溶胀度高、孔径可调的聚乙烯醇复合水凝胶制备方法
Xu et al. Morphological and swelling behavior of cellulose nanofiber (CNF)/poly (vinyl alcohol)(PVA) hydrogels: poly (ethylene glycol)(PEG) as porogen
CN107602884B (zh) 一种丝素/壳聚糖复合智能水凝胶及其制备方法
CN102558599B (zh) 一种表层含介孔硅胶的硅酸/海藻酸钙杂化材料的制备方法
CN108641100B (zh) 一种高离子电导率纳米纤维素/聚乙烯醇水凝胶膜的制备方法
CN104558677A (zh) 一种纳米纤维素/壳聚糖复合泡沫的制备方法
CN103225126B (zh) 丝素/海藻酸钠复合纳米纤维支架的制备方法
CN108409988B (zh) 一种海绵状大孔聚乙烯醇水凝胶的制备方法
CN106747572A (zh) 一种碳纳米管气凝胶的制备方法
CN104845382A (zh) 一种蚕丝蛋白/纤维素衍生物共混水凝胶及其制备方法
CN109251451B (zh) 一种pH敏感型黄原胶/聚乙烯醇水凝胶的制备方法
Jia et al. Construction of highly stretchable silica/polyacrylamide nanocomposite hydrogels through hydrogen bond strategy
Xu et al. Enhanced swelling, mechanical and thermal properties of cellulose nanofibrils (CNF)/poly (vinyl alcohol)(PVA) hydrogels with controlled porous structure
KR101371379B1 (ko) 건조 바이오 셀룰로오스의 제조 방법
CN110003361B (zh) 一种高品质琼脂的制备方法
Wei et al. One‐step preparation of hydrogel based on different molecular weights of chitosan with citric acid
Li et al. Construction of porous structure-based carboxymethyl chitosan/sodium alginate/tea polyphenols for wound dressing
CN110698719A (zh) 一种聚乙烯醇基水凝胶的制备
CN106750392A (zh) Pva-go纳米复合水凝胶的制备方法
CN106750379A (zh) 一种pva-go纳米复合水凝胶的制备方法
CN103266474A (zh) 一种聚天冬氨酸纳米水凝胶毡的制备方法
CN110975001B (zh) 壳聚糖-纤维素复合止血海绵及制备方法和应用
CN110452480B (zh) 一种超轻绝热柔性气凝胶的制备方法
CN110863261B (zh) 一种以壳聚糖为基体的相变调温复合纤维及其制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160203