CN106432755A - 一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法 - Google Patents

一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106432755A
CN106432755A CN201610851701.5A CN201610851701A CN106432755A CN 106432755 A CN106432755 A CN 106432755A CN 201610851701 A CN201610851701 A CN 201610851701A CN 106432755 A CN106432755 A CN 106432755A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carboxymethyl chitosan
preparation
solution
composite aquogel
graphene oxide
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.)
Granted
Application number
CN201610851701.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106432755B (zh
Inventor
于俊荣
陈阳
胡祖明
王彦
诸静
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.)
Donghua University
National Dong Hwa University
Original Assignee
Donghua 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 Donghua University filed Critical Donghua University
Priority to CN201610851701.5A priority Critical patent/CN106432755B/zh
Publication of CN106432755A publication Critical patent/CN106432755A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106432755B publication Critical patent/CN106432755B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075Macromolecular gels
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F120/00Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F120/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F120/52Amides or imides
    • C08F120/54Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F120/56Acrylamide; Methacrylamide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/24Homopolymers or copolymers of amides or imides
    • C08L33/26Homopolymers or copolymers of acrylamide or methacrylamide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/24Homopolymers or copolymers of amides or imides
    • C08J2333/26Homopolymers or copolymers of acrylamide or methacrylamide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2405/00Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2401/00 or C08J2403/00
    • C08J2405/08Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

本发明涉及一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法,包括:将CMCTs加入到GO溶液中,搅拌,然后加入AM,搅拌,得到CMCTs/GO/AM分散液;在搅拌和冰水浴的条件下,将引发剂溶液和加速剂加入到分散液中,搅拌,得到混合溶液;将混合溶液置于容器中,然后抽真空,充入氮气,密封室温反应8~12h,得到羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶。本发明的方法制备工艺简单,易于操作,有利于工业化生产;制得的复合水凝胶具有较好的生物相容性,力学性能有了较大的提高,同时具有较好的韧性;可用作人造皮肤、韧带等材料,在组织工程中具有潜在的应用价值。

Description

一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制 备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域,特别涉及一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法。
背景技术
羧甲基壳聚糖是壳聚糖在强碱性的条件下与氯乙酸反应制得的一种水溶性的壳聚糖衍生物,其为两性聚电解质,无毒、无味,具有良好的生物相容性及可降解性。因羧基的引入,羧甲基壳聚糖的溶解性比壳聚糖好,能在较宽的PH范围水溶液中溶解,这大大拓宽了其应用领域,如农业,医药,污水处理,化妆品,组织工程等。
氧化石墨烯是石墨烯的重要衍生物,通过天然鳞片石墨在强酸条件下氧化并剥离得到的产物,因其表面含有大量的含氧基团(羧基、羟基、环氧,羰基等),其水溶性较石墨烯有了较大的提高,能很好地溶解在水和有机溶剂中。此外氧化石墨烯能够夺取引发剂分解产生的自由基,在其表面产生新的活性中心并引发自由基聚合,从而代替有毒的化学交联剂起到交联作用,增强了材料的生物相容性,在组织工程领域有较大的潜在应用。
聚丙烯酰胺水凝胶因具有低毒、生物相容性好等特点,被广泛应用于生物医药领域(如:组织工程、药物释放等),但其力学性能较差。水凝胶大多是通过共价键交联的三维亲水性高分子网络吸水溶胀而成,通常呈现出力学性能差的特点(如:脆,低断裂伸长率,低拉伸强度等),故其应用领域受到一定的限制,如何提高水凝胶的力学性能成为学者们近些年来研究的热点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法,该制备方法简单,便于操作,制备的复合水凝胶的力学性能得到显著提高。
本发明的该复合水凝胶因采用氧化石墨烯片层作为交联剂,代替有毒的化学交联剂,使其具有较好生物相容性;因羧甲基壳聚糖的加入,使复合水凝胶的力学性能得到提高,有望在人造皮肤、韧带、肌肉,生物支架等组织工程领域得到较广泛的应用。
本发明的一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法,包括:
(1)将羧甲基壳聚糖CMCTs加入到氧化石墨烯GO溶液中,搅拌,然后加入丙烯酰胺单体AM,搅拌,得到羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/丙烯酰胺分散液;
(2)在搅拌和冰水浴的条件下,将引发剂溶液和加速剂加入到步骤(1)中的分散液中,搅拌,得到混合溶液;
(3)将步骤(2)中的混合溶液置于容器中,然后抽真空,充入氮气,密封室温反应8~12h,得到羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶。
所述步骤(1)中羧甲基壳聚糖的粘均分子量为300000-400000,取代度为0.85-0.92。
所述羧甲基壳聚糖是通过壳聚糖在碱性条件下与氯乙酸反应制得。
所述步骤(1)中羧甲基壳聚糖与丙烯酰胺单体的质量比为0.9-4:100,氧化石墨烯与丙烯酰胺单体的质量比为0.069-0.307:100。
所述步骤(1)中丙烯酰胺单体为提纯后的丙烯酰胺单体。
所述步骤(1)中氧化石墨烯溶液的浓度为0.0002-0.006g/ml;氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯片层的横向尺寸为0.1-2um,厚度为0.8-1.2nm。
所述氧化石墨烯溶液的制备方法:将氧化石墨粉末加入去离子水中,搅拌一段时间使其分散均匀;在冰水浴下用细胞粉碎机粉碎剥离一段时间,低转速离心去除下层沉淀后,高转速离心去除上层溶液,之后向所得的下层沉淀中加入一定量的去离子水,搅拌均匀后得到所需片层尺寸的氧化石墨烯水溶液。
所述步骤(2)中引发剂溶液的浓度为0.004-0.02g/ml。
所述引发剂溶液的制备方法:将引发剂加入去离子水中,搅拌使其溶解,得到分散均匀的引发剂水溶液。
所述引发剂为过硫酸钾,引发剂与丙烯酰胺单体的质量比为0.5-0.9:100。
所述步骤(2)中加速剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺,加速剂与丙烯酰胺单体的质量比为0.77-1.55:100。
所述加速剂N,N,N',N'-四甲基乙二胺的密度为0.775g/ml。
所述步骤(1)和步骤(2)中搅拌转速为250-350rpm。
所述步骤(3)中抽真空用的真空泵功率为180W,抽真空时间为10-15min。
所述步骤(3)中复合水凝胶的含水率为80-90.9%。
本发明中使用的拉伸测试仪器为INSTRON 5969,测试方法为:标距:10mm,拉伸速率为100mm/min,每个试样拉伸至断裂。
本发明中所使用的压缩测试仪器为万能试样机2TC,测试方法为:高度10mm,压缩速率10mm/min,压缩率为75%。
有益效果
(1)本发明的羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶制备方法制备工艺简单,便于操作,有利于工业化生产;
(2)本发明的羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶,因采用氧化石墨烯片层充当交联剂,代替有毒性的化学交联剂,使其具有较好的生物相容性;羧甲基壳聚糖主链含有六元环结构,具有一定的刚性,使复合水凝胶的力学性能有了较大的提高。该羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶有望在人造皮肤、韧带、肌肉,生物支架等组织工程领域得到较广泛的应用。
附图说明
图1是实施例1制备的氧化石墨烯的透射电镜图;
图2是实施例1中的氧化石墨烯、羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶和对比例1中氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的x-射线衍射图。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
羧甲基壳聚糖的制备方法:
A:首先将5g的壳聚糖浸泡在45ml异丙醇中室温下溶胀17h,之后加入30g 50wt%的氢氧化钠溶液碱化2h时间,在50℃温度下机械搅拌,逐滴加入溶于异丙醇的氯乙酸溶液(8.5g氯乙酸溶于5ml异丙醇),反应4h,将得到的产物先用1wt%的稀盐酸洗至接近中性,再依次用体积分数为90%乙醇、无水乙醇各洗3-4次,抽滤,在45℃烘箱中烘干得到羧甲基壳聚糖的粗品。
B:将粗品溶于去离子水,搅拌使其充分溶解,加入过量的丙酮使羧甲基壳聚糖析出,析出的羧甲基壳聚糖用无水乙醇洗3-4次,之后在真空烘箱中烘干得到羧甲基壳聚糖纯品,其粘均分子量为360000,取代度为0.92。
羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法:
(1)氧化石墨烯水溶液的制备:称取氧化石墨粉末0.3g,加入250ml的烧杯中,加去离子水150ml,搅拌3h,使其分散均匀;用细胞粉碎机粉碎剥离1h,600rpm离心1h去除下层沉淀后,10000rpm离心2h后去除上层溶液,向下层沉淀中加入去离子水,搅拌均匀后得到浓度为3.46mg/ml的氧化石墨烯水溶液;
(2)制备引发剂水溶液:称取引发剂过硫酸钾2g溶解100ml去离子水中,充分搅拌使其完全溶解,得到浓度为0.02g/ml的过硫酸钾水溶液;
(3)羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备:在50ml的烧杯中加入8.75ml去离子水,之后加入0.5ml(1)溶液,搅拌10min,加入羧甲基壳聚糖0.02g,搅拌30min使其充分溶解,之后加入丙烯酰胺2g,室温下搅拌12h确保得到分散均匀水溶液;保持搅拌,在冰水浴下,加入(2)溶液0.75ml,搅拌30min,之后加入加速剂N,N,N',N'-四甲基乙二胺30ul,搅拌30min;将上述混合均匀的溶液转移至内径为4.65mm,长度为60mm的圆柱形玻璃管中,再用真空泵抽真空(真空泵功率为180W,抽真空时间为15min)、充氮气,重复3次,密封玻璃管,室温下反应8h,即可得到羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶。
本实施例中搅拌转速为250rpm。
所述加速剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺,其密度为0.775g/ml。
得到的圆柱型水凝胶直径为4.6mm,将其切割为长度为30mm的试样,进行拉伸性能测试。
图1是本实施例制备的氧化石墨烯的透射电镜图,可以看出氧化石墨烯片层的横向尺寸为0.1-2um;片层有涟漪状的皱纹,说明剥离的氧化石墨烯片层接近单层。
实施例2
羧甲基壳聚糖的制备方法与实施例相同。
羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法
(1)氧化石墨烯水溶液的制备:称取氧化石墨粉末0.3g,加入250ml的烧杯中,加去离子水150ml,搅拌3h,使其分散均匀;用细胞粉碎机粉碎剥离1h,600rpm离心1h去除下层沉淀后,10000rpm离心2h后去除上层溶液,向下层沉淀中加入的去离子水,搅拌均匀后得到浓度为3.68mg/ml的氧化石墨烯水溶液;
(2)制备引发剂水溶液:称取引发剂过硫酸钾2g溶解100ml去离子水中,充分搅拌使其完全溶解,得到浓度为0.02g/ml的过硫酸钾水溶液;
(3)羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备:在50ml的烧杯中加入8.78ml去离子水,之后加入0.47ml的(1)溶液,搅拌10min,加入羧甲基壳聚糖0.04g,搅拌30min使其充分溶解,之后加入丙烯酰胺2g,室温下搅拌12h确保得到分散均匀水溶液;保持搅拌,在冰水浴下,加入(2)溶液0.85ml,搅拌30min,之后加入加速剂N,N,N',N'-四甲基乙二胺30ul,搅拌30min;将上述混合均匀的溶液转移至内径为19mm,长度为100mm的圆柱形玻璃管中,再用水真空泵抽真空(真空泵功率为180W,抽真空时间为15min)、充氮气,重复3次,密封玻璃管,室温下反应8h,即可得到羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶。
本实施例中搅拌转速为250rpm。
所述加速剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺,其密度为0.775g/ml。
然后,将得到的圆柱形水凝胶直径为18.96mm,将其切割成高度为10mm的试样,进行压缩性能测试。
实施例3
羧甲基壳聚糖的制备方法同实施例1。
(1)氧化石墨烯水溶液的制备:称取氧化石墨粉末0.3g,加入250ml的烧杯中,加去离子水150ml,搅拌3h,使其分散均匀;用细胞粉碎机粉碎剥离1h,600rpm离心1h去除下层沉淀后,10000rpm离心2h后去除上层溶液,向下层沉淀中加入去离子水,搅拌均匀后得到浓度为3.46mg/ml的氧化石墨烯水溶液;
(2)制备引发剂水溶液:称取引发剂过硫酸钾2g溶解100ml去离子水中,充分搅拌使其完全溶解,得到浓度为0.02g/ml的过硫酸钾水溶液;
(3)羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备:在50ml的烧杯中加入8.75ml去离子水,之后加入0.5ml(1)溶液,搅拌10min,加入羧甲基壳聚糖0.03g,搅拌30min使其充分溶解,之后加入丙烯酰胺2g,室温下搅拌12h确保得到分散均匀水溶液;保持搅拌,在冰水浴下,加入(2)溶液0.75ml,搅拌30min,之后加入加速剂N,N,N',N'-四甲基乙二胺30ul,搅拌30min;将上述混合均匀的溶液转移至内径为4.65mm,长度为60mm的圆柱形玻璃管中,再用真空泵抽真空(真空泵功率为180W,抽真空时间为15min)、充氮气,重复3次,密封玻璃管,室温下反应8h,即可得到羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶。
本实施例中搅拌转速为250rpm。
所述加速剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺,其密度为0.775g/ml。
得到的圆柱型水凝胶直径为4.6mm,将其切割为长度为30mm的试样,进行拉伸性能测试。
实施例4
羧甲基壳聚糖的制备方法与实施例相同。
羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法
(1)氧化石墨烯水溶液的制备:称取氧化石墨粉末0.3g,加入250ml的烧杯中,加去离子水150ml,搅拌3h,使其分散均匀;用细胞粉碎机粉碎剥离1h,600rpm离心1h去除下层沉淀后,10000rpm离心2h后去除上层溶液,向下层沉淀中加入的去离子水,搅拌均匀后得到浓度为3.68mg/ml的氧化石墨烯水溶液;
(2)制备引发剂水溶液:称取引发剂过硫酸钾2g溶解100ml去离子水中,充分搅拌使其完全溶解,得到浓度为0.02g/ml的过硫酸钾水溶液;
(3)羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备:在50ml的烧杯中加入8.78ml去离子水,之后加入0.47ml的(1)溶液,搅拌10min,加入羧甲基壳聚糖0.08g,搅拌30min使其充分溶解,之后加入丙烯酰胺2g,室温下搅拌12h确保得到分散均匀水溶液;保持搅拌,在冰水浴下,加入(2)溶液0.85ml,搅拌30min,之后加入加速剂N,N,N',N'-四甲基乙二胺30ul,搅拌30min;将上述混合均匀的溶液转移至内径为19mm,长度为100mm的圆柱形玻璃管中,再用水真空泵抽真空(真空泵功率为180W,抽真空时间为15min)、充氮气,重复3次,密封玻璃管,室温下反应8h,即可得到羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶。
本实施例中搅拌转速为250rpm。
所述加速剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺,其密度为0.775g/ml。
然后,将得到的圆柱形水凝胶直径为18.96mm,将其切割成高度为10mm的试样,进行压缩性能测试。
对比例1
(1)氧化石墨烯水溶液的制备:称取氧化石墨粉末0.3g,加入250ml的烧杯中,加去离子水150ml,搅拌3h,使其分散均匀;用细胞粉碎机粉碎剥离1h,600rpm离心1h去除下层沉淀后,10000rpm离心2h后去除上层溶液,向下层沉淀中加入去离子水,搅拌均匀后得到浓度为3.46mg/ml的氧化石墨烯水溶液;
(2)制备引发剂水溶液:称取引发剂过硫酸钾2g溶解100ml去离子水中,充分搅拌使其完全溶解,得到浓度为0.02g/ml的过硫酸钾水溶液;
(3)氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备:在50ml的烧杯中加入8.75ml去离子水,之后加入0.5ml(1)溶液,搅拌10min,加入羧甲基壳聚糖0g,搅拌30min使其充分溶解,之后加入丙烯酰胺2g,室温下搅拌12h确保得到分散均匀水溶液;保持搅拌,在冰水浴下,加入(2)溶液0.75ml,搅拌30min,之后加入加速剂N,N,N',N'-四甲基乙二胺30ul,搅拌30min;将上述混合均匀的溶液转移至内径为4.65mm,长度为60mm的圆柱形玻璃管中,再用真空泵抽真空(真空泵功率为180W,抽真空时间为15min)、充氮气,重复3次,密封玻璃管,室温下反应8h,即可得到氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶。
本对比例中搅拌转速为250rpm。
所述加速剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺,其密度为0.775g/ml。
得到的圆柱型水凝胶直径为4.6mm,将其切割为长度为30mm的试样,进行拉伸性能测试。
图2是实施例1中的氧化石墨烯、羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶和对比例1中氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的x-射线衍射图,得到的氧化石墨烯/聚丙烯酰胺、羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶在2θ为10°处均无峰出现,说明氧化石墨烯(GO)在丙烯酰胺,羧甲基壳聚糖/丙烯酰胺的水溶液中分散的很均匀。
实施例1、实施例3以及对比例1制得复合水凝胶试样的拉伸性能测试结果见表1。测试结果分析:
表1是不同羧甲基壳聚糖含量的羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/丙烯酰胺复合水凝胶拉伸断裂时断裂强度和断裂应变的值。随着羧甲基壳聚糖含量的增加,复合水凝胶材料的拉伸强度增加,同时断裂应变逐渐减小,可见羧甲基壳聚糖能够增强复合材料的力学性能。
表1不同羧甲基壳聚糖含量复合水凝胶拉伸时的断裂强度和断裂应变
断裂强度σb(KPa) 断裂应变εb
实施例1 102.8 9.71
对比例1 37.6 12.56
实施例3 170.3 6.52
对比例2
氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法
(1)氧化石墨烯水溶液的制备:称取氧化石墨粉末0.3g,加入250ml的烧杯中,加去离子水150ml,搅拌3h,使其分散均匀;用细胞粉碎机粉碎剥离1h,600rpm离心1h去除下层沉淀后,10000rpm离心2h后去除上层溶液,向下层沉淀中加入的去离子水,搅拌均匀后得到浓度为3.68mg/ml的氧化石墨烯水溶液;
(2)制备引发剂水溶液:称取引发剂过硫酸钾2g溶解100ml去离子水中,充分搅拌使其完全溶解,得到浓度为0.02g/ml的过硫酸钾水溶液;
(3)羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备:在50ml的烧杯中加入8.78ml去离子水,之后加入0.47ml的(1)溶液,搅拌10min,加入羧甲基壳聚糖0g,搅拌30min使其充分溶解,之后加入丙烯酰胺2g,室温下搅拌12h确保得到分散均匀水溶液;保持搅拌,在冰水浴下,加入(2)溶液0.85ml,搅拌30min,之后加入加速剂N,N,N',N'-四甲基乙二胺30ul,搅拌30min;将上述混合均匀的溶液转移至内径为19mm,长度为100mm的圆柱形玻璃管中,再用水真空泵抽真空(真空泵功率为180W,抽真空时间为15min)、充氮气,重复3次,密封玻璃管,室温下反应8h,即可得到羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶。
本实施例中搅拌转速为250rpm。
所述加速剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺,其密度为0.775g/ml。
然后,将得到的圆柱形水凝胶直径为18.96mm,将其切割成高度为10mm的试样,进行压缩性能测试。
实施例2、实施例4以及对比例2制得复合水凝胶试样的压缩性能测试结果见表2。测试结果分析:
表2是不同羧甲基壳聚糖含量复合水凝胶材料压缩率为75%时的压缩强度,说明随着羧甲基壳聚糖含量的增多,复合水凝胶材料的压缩强度增加,且增加速率逐渐增大。
表2不同羧甲基壳聚糖含量复合水凝胶压缩率为εc=75%时的压缩强度

Claims (9)

1.一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法,包括:
(1)将羧甲基壳聚糖CMCTs加入到氧化石墨烯GO溶液中,搅拌,然后加入丙烯酰胺单体AM,搅拌,得到羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/丙烯酰胺分散液;
(2)在搅拌和冰水浴的条件下,将引发剂溶液和加速剂加入到步骤(1)中的分散液中,搅拌,得到混合溶液;
(3)将步骤(2)中的混合溶液置于容器中,然后抽真空,充入氮气,密封室温反应8~12h,得到羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中羧甲基壳聚糖的粘均分子量为300000-400000,取代度为0.85-0.92。
3.根据权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中羧甲基壳聚糖与丙烯酰胺单体的质量比为0.9-4:100,氧化石墨烯与丙烯酰胺单体的质量比为0.069-0.307:100。
4.根据权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中氧化石墨烯溶液的浓度为0.0002-0.006g/ml;氧化石墨烯溶液中氧化石墨烯片层的横向尺寸为0.1-2um,厚度为0.8-1.2nm。
5.根据权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中引发剂溶液的浓度为0.004-0.02g/ml。
6.根据权利要求1或5所述的一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法,其特征在于,所述引发剂为过硫酸钾,引发剂与丙烯酰胺单体的质量比为0.5-0.9:100。
7.根据权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中加速剂为N,N,N',N'-四甲基乙二胺,加速剂与丙烯酰胺单体的质量比为0.77-1.55:100。
8.根据权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)和步骤(2)中搅拌转速为250-350rpm。
9.根据权利要求1所述的一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中复合水凝胶的含水率为80-90.9%。
CN201610851701.5A 2016-09-26 2016-09-26 一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法 Active CN106432755B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610851701.5A CN106432755B (zh) 2016-09-26 2016-09-26 一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610851701.5A CN106432755B (zh) 2016-09-26 2016-09-26 一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106432755A true CN106432755A (zh) 2017-02-22
CN106432755B CN106432755B (zh) 2021-06-11

Family

ID=58169626

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610851701.5A Active CN106432755B (zh) 2016-09-26 2016-09-26 一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106432755B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107540883A (zh) * 2017-09-08 2018-01-05 东华大学 一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚(n‑异丙基丙烯酰胺)纳米复合水凝胶的制备方法
CN107737370A (zh) * 2017-11-20 2018-02-27 西南交通大学 一种用于软骨修复的高强、超弹、导电水凝胶的制备方法
CN110452394A (zh) * 2019-08-08 2019-11-15 上海第二工业大学 一种高导热高弹性互穿网络水凝胶材料及其制备方法
CN110885476A (zh) * 2019-11-01 2020-03-17 浙江大学 一锅法制备的二次掺杂型氧化石墨烯/碱溶壳聚糖-聚苯胺-聚丙烯酰胺复合导电水凝胶
CN111004400A (zh) * 2019-11-01 2020-04-14 浙江大学 一种导电聚合物网络结构可调节的碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺-聚苯胺导电水凝胶材料
CN111481735A (zh) * 2019-01-25 2020-08-04 华中科技大学同济医学院附属协和医院 一种医用抗菌护创水凝胶敷料及其制备方法
CN113278188A (zh) * 2021-04-20 2021-08-20 浙江农林大学 一种高强韧应变响应氧化石墨烯导电水凝胶及其制备方法与应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102675508A (zh) * 2012-01-04 2012-09-19 河南科技大学 一种氧化石墨烯纳米复合有机水凝胶及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102675508A (zh) * 2012-01-04 2012-09-19 河南科技大学 一种氧化石墨烯纳米复合有机水凝胶及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUIJUAN ZHANG ET AL.: ""pH-Sensitive graphene oxide/sodium alginate/polyacrylamide nanocomposite semi-IPN hydrogel with improved mechanical strength"", 《RSC ADV.》 *
郑化等: ""纤维素/羧甲基壳聚糖共混膜结构与抗菌性能"", 《高分子材料科学与工程》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107540883A (zh) * 2017-09-08 2018-01-05 东华大学 一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚(n‑异丙基丙烯酰胺)纳米复合水凝胶的制备方法
CN107540883B (zh) * 2017-09-08 2020-05-12 东华大学 一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚(n-异丙基丙烯酰胺)纳米复合水凝胶的制备方法
CN107737370A (zh) * 2017-11-20 2018-02-27 西南交通大学 一种用于软骨修复的高强、超弹、导电水凝胶的制备方法
CN111481735A (zh) * 2019-01-25 2020-08-04 华中科技大学同济医学院附属协和医院 一种医用抗菌护创水凝胶敷料及其制备方法
CN110452394A (zh) * 2019-08-08 2019-11-15 上海第二工业大学 一种高导热高弹性互穿网络水凝胶材料及其制备方法
CN110885476A (zh) * 2019-11-01 2020-03-17 浙江大学 一锅法制备的二次掺杂型氧化石墨烯/碱溶壳聚糖-聚苯胺-聚丙烯酰胺复合导电水凝胶
CN111004400A (zh) * 2019-11-01 2020-04-14 浙江大学 一种导电聚合物网络结构可调节的碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺-聚苯胺导电水凝胶材料
CN110885476B (zh) * 2019-11-01 2021-04-06 浙江大学 一锅法制备的二次掺杂型氧化石墨烯/碱溶壳聚糖-聚苯胺-聚丙烯酰胺复合导电水凝胶
CN111004400B (zh) * 2019-11-01 2021-04-06 浙江大学 一种导电聚合物网络结构可调节的碱溶壳聚糖-聚丙烯酰胺-聚苯胺导电水凝胶材料
CN113278188A (zh) * 2021-04-20 2021-08-20 浙江农林大学 一种高强韧应变响应氧化石墨烯导电水凝胶及其制备方法与应用
CN113278188B (zh) * 2021-04-20 2022-06-03 浙江农林大学 一种高强韧应变响应氧化石墨烯导电水凝胶及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN106432755B (zh) 2021-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106432755A (zh) 一种羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法
Dai et al. Synthesis and response of pineapple peel carboxymethyl cellulose-g-poly (acrylic acid-co-acrylamide)/graphene oxide hydrogels
Qi et al. Polysaccharide-based cationic hydrogels for dye adsorption
Geng Preparation and characterization of cellulose/N, N’-methylene bisacrylamide/graphene oxide hybrid hydrogels and aerogels
Gierszewska et al. pH-responsive chitosan/alginate polyelectrolyte complex membranes reinforced by tripolyphosphate
Qi et al. Fabrication of a new polysaccharide-based adsorbent for water purification
Yan et al. A multi-functional reversible hydrogel adhesive
Geng A one-step approach to make cellulose-based hydrogels of various transparency and swelling degrees
Saleh et al. Ultrasound degradation of xanthan polymer in aqueous solution: Its scission mechanism and the effect of NaCl incorporation
Chiu et al. pH-triggered injectable hydrogels prepared from aqueous N-palmitoyl chitosan: in vitro characteristics and in vivo biocompatibility
Crispim et al. Hydrogels based on chemically modified poly (vinyl alcohol)(PVA-GMA) and PVA-GMA/chondroitin sulfate: Preparation and characterization.
Liu et al. Effects of ultrasonication on the properties of maize starch/stearic acid/sodium carboxymethyl cellulose composite film
Lu et al. Morphological, crystalline, thermal and physicochemical properties of cellulose nanocrystals obtained from sweet potato residue
Cheng et al. Removal of methylene blue with hemicellulose/clay hybrid hydrogels
Vashist et al. Polyol induced interpenetrating networks: chitosan–methylmethacrylate based biocompatible and pH responsive hydrogels for drug delivery system
CN106478962A (zh) 一种透明质酸/氧化石墨烯/聚丙烯酰胺复合水凝胶的制备方法
Nawawi et al. Surface properties of chitin-glucan nanopapers from Agaricus bisporus
Pei et al. Self-healing and toughness cellulose nanocrystals nanocomposite hydrogels for strain-sensitive wearable flexible sensor
Hemmati et al. pH responsive tragacanth gum and poly (methyl methacrylate-co-maleic anhydride)-g-poly (caprolactone) conetwork microgel for in vitro quercetin release
Liu et al. A review on preparations, properties, and applications of cis-ortho-hydroxyl polysaccharides hydrogels crosslinked with borax
JP6234358B2 (ja) 生分解性吸水剤
Yang et al. Fabrication of a highly elastic nanocomposite hydrogel by surface modification of cellulose nanocrystals
Wu et al. Facile in-situ fabrication of novel organic nanoparticle hydrogels with excellent mechanical properties
Cao et al. Size-controlled lignin nanoparticles for tuning the mechanical properties of poly (vinyl alcohol)
CN108484832B (zh) 一种具有紫外、pH敏感的自愈合水凝胶的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant