CN107501598B - 弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法 - Google Patents

弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种弹性魔芋葡甘聚糖‑氧化石墨烯海绵的制备方法，包括：将魔芋葡甘聚糖加入氧化石墨烯水溶液中，搅拌，超声，得到魔芋葡甘聚糖‑氧化石墨烯混合溶液；将混合溶液预冷，然后放入冰模定向冷冻装置中冷冻，直到魔芋葡甘聚糖‑氧化石墨烯混合溶液凝固成冷冻体，再进行冷冻干燥，制成魔芋葡甘聚糖‑氧化石墨烯海绵干燥体；将魔芋葡甘聚糖‑氧化石墨烯海绵干燥体置于碱溶液中，采用水热法进行反应，然后用去离子水冲洗至中性，冷冻干燥，即制得弹性魔芋葡甘聚糖/氧化石墨烯海绵。本发明制备的魔芋葡甘聚糖‑石墨烯海绵具有压缩回弹性良好，天然可降解的特点，可广泛应用于液体过滤、净化分离、吸声减震、化妆品、外包装材料等方面。

Description

弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料制备领域，具体涉及一种弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法。
背景技术
海绵，是一种多孔材料，在日常生活中应用广泛。人们常用的海绵由木纤维素纤维或发泡塑料聚合物制成。另外，也有由海绵动物制成的天然海绵，大多数天然海绵用于身体清洁或绘画。另外，还有三类其他材料制成的合成海绵，分别为低密度聚醚(不吸水海绵)、聚乙烯醇(高吸水材料，无明显气孔)和聚酯。现有的海绵制品生产技术发展已较为成熟，产量和消耗量巨大，但原料来源为不可再生的石油资源，生产过程不环保，海绵废弃后不易降解，长期不加节制的生产、消耗和废弃该类海绵，必将给生态环境和人类健康带来严重危害。
魔芋葡甘露聚糖是继淀粉、纤维素之后的又一种生物可降解的天然大分子材料，由甘露糖和葡萄糖聚合而成。魔芋葡甘聚糖是一种高分子量，无毒的非离子多糖，在中国长期以来被作为健康食品。近年来，研究人员对其的结构和性质做了很多研究，结果发现魔芋葡甘聚糖分子中包含葡萄糖和甘露糖，以β-1，4-糖苷键连接，甘露糖和葡萄糖的比例为1.6∶1，同时在甘露糖C-3位上存在短支链结构，大约每32个糖残基上有3个左右支链，支链只有几个残基长度，而在C-6位上存在乙酰基团，约每19个糖残基上存在1个乙酰基，以酯的方式结合。除此之外，发现它具有许多良好的性质，例如强的吸水性，增稠性，凝胶性，生物相容性，生物可降解性等，在海绵体的制备技术领域，其存在潜在的应用价值。
氧化石墨烯是在2004年由英国学者在实验室首次发现的石墨烯基础上经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米，因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。但是，具有海绵状的石墨烯材料的机械性能差，特别是难以在大尺寸条件下保持原有结构，因此极大的限制了其作为海绵材料的应用范围，
现有技术中通过单一的魔芋葡甘露聚糖或氧化石墨烯来制备海绵，其功能性欠缺，导致其应用领域比较窄。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将魔芋葡甘聚糖加入质量百分比浓度为0.01％～0.1％的氧化石墨烯水溶液中，搅拌0.5～1小时，超声1～2小时，得到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液；所述氧化石墨烯与魔芋葡甘聚糖的质量比为1：10～100；
步骤二、将混合溶液放在0～4℃的冰箱中冷却0.5～1小时，预冷后放入冰模定向冷冻装置中冷冻，直到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液凝固成冷冻体，再进行冷冻干燥，干燥2～3天，制成魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体；
步骤三、将魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体置于质量百分比浓度为0.56～2.8％的碱溶液中，采用水热法进行反应，然后用去离子水冲洗至中性，冷冻干燥2～3天，即制得弹性魔芋葡甘聚糖/氧化石墨烯海绵。
优选的是，所述步骤一中，氧化石墨烯水溶液的制备方法为：按重量份，在100份去离子水加入0.01～0.1份氧化石墨烯，搅拌0.5～1小时，在超声波清洗机中超声处理0.5～1小时，即制得氧化石墨烯水溶液；所述超声的功率为500～1000W，超声频率为40～60KHz。
优选的是，所述冰模定向冷冻装置由钢板、PDMS模具以及塑料板通过塑料夹固定组成；所述PDMS模具的制备方法为：首先制作长度为4～6厘米，宽度为1.5～3厘米，深度为1.5～3厘米的纸质模具；然后按照10：1的配比调配聚二甲基硅氧烷预聚体和固化剂，倒入纸质模具中，真空除气处理后放入80度烘箱固化6小时；最后除去纸质模具得到PDMS模具。
优选的是，所述步骤二中，冰模定向冷冻装置中冷冻的具体步骤是：将预冷后的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液，倒入冰模定向冷冻装置中展平，并将钢板的下端插入液氮中，直到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液凝固成冷冻体。
优选的是，所述步骤二中，冷冻干燥条件为：零下50摄氏度，真空度1.3～13帕。
优选的是，所述步骤三中，水热法进行反应的过程为：将魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体放在反应釜当中，在80℃的温度下将反应釜放在烘箱中进行反应，时间为4～12小时；所述碱溶液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。
优选的是，所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯，其制备方法为；按重量份，取20～30份氧化石墨烯、1～2份十二烷基氨基丙酸钠、1～5份钛酸酯偶联剂、80～100份去离子水，置于带搅拌的密封容器中，向其中通入氮气使料液中氮气饱和，然后将该密封容器置于1.5MeV、30mA的电子加速器中进行辐照搅拌处理，然后过滤，干燥，得到改性氧化石墨烯；所述辐照采用的辐照剂量率为100～200kGy/h，辐照剂量为200～800kGy，搅拌速度为100～200r/min。采用这种方式对氧化石墨烯进行改性，提高了魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的机械强度和化学稳定性。
优选的是，所述改性氧化石墨烯的制备方法中，在干燥后还包括以下过程：取干燥后的物料20～30份、二甲基酰胺10～15份、对苯二胺30～50份和N-羟基琥珀酰亚胺5～10份，加入超临界反应装置中，在体系密封后通入二氧化碳至40～60MPa、温度60～80℃的条件下搅拌反应2～3h，然后卸去二氧化碳压力，过滤，干燥，得到改性氧化石墨烯。采用这种方式，氧化石墨烯经改性后表面含有大量含量官能团，其增强了氧化石墨烯与魔芋葡甘聚糖之间的结合力，大幅度提高了海绵材料的机械强度和回弹性。
优选的是，所述步骤一中，超声处理的过程为：将混合物料置于恒温槽中，选用探头式脉冲超声波仪器进行处理，所述探头式脉冲超声波仪器的探头插入液面下3～5cm，液面高度保持10～15cm，脉冲时间为15～20s，占空比为65％～85％，恒温槽中控制温度为20～25℃，声强为200～600W/cm2，超声频率50～60KHz，所述探头的直径为10mm。采用这种超声的方式，提高了魔芋葡甘聚糖和和氧化石墨烯的混合均匀度，进一步提高了制备的海绵的回弹性和力学强度。
优选的是，所述步骤三中，水热法进行反应中采用以1～2℃/min的速度升温至反应温度。
本发明至少包括以下有益效果：
(1)本发明通过魔芋葡甘聚糖和氧化石墨烯的混合，进行定向冷冻、冷冻干燥、水热反应等工艺，将魔芋葡甘聚糖和氧化石墨烯制成复合海绵，使得所制备的海绵具有两种材料单独使用时不具备的优点。
(2)本发明制备的魔芋葡甘聚糖-石墨烯海绵具有压缩回弹性良好，天然可降解的特点，可广泛应用于液体过滤、净化分离、吸声减震、化妆品、外包装材料等方面。该方法工艺简单、产品开发应用性强、低成本、无污染，具有独特的应用视角和市场前瞻性。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明：
图1为本发明所述冰模定向冷冻装置的结构示意图；
图2为本发明所述冰模定向冷冻装置冷冻溶液后的示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1：
一种弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将魔芋葡甘聚糖加入质量百分比浓度为0.01％的氧化石墨烯水溶液中，搅拌0.5小时，超声1小时，得到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液；所述氧化石墨烯与魔芋葡甘聚糖的质量比为1：10；氧化石墨烯水溶液的制备方法为：按重量份，在100份去离子水加入0.01份氧化石墨烯，搅拌0.5小时，在超声波清洗机中超声处理0.5小时，即制得氧化石墨烯水溶液；所述超声的功率为500W，超声频率为40KHz；
步骤二、将混合溶液放在0℃的冰箱中冷却0.5小时，预冷后放入冰模定向冷冻装置中冷冻展平，并将钢板的下端插入液氮中，直到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液凝固成冷冻体，再进行冷冻干燥，干燥2天，制成魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体；冷冻干燥的条件为：零下50摄氏度，真空度1.3帕；
步骤三、将魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体置于质量百分比浓度为0.56％的碱溶液中，采用水热法进行反应，然后用去离子水冲洗至中性，冷冻干燥2天，即制得弹性魔芋葡甘聚糖/氧化石墨烯海绵；水热法进行反应的过程为：将魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体放在反应釜当中，在80℃的温度下将反应釜放在烘箱中进行反应，时间为4小时；所述碱溶液为氢氧化钠水溶液；
其中，如图1所示，所述冰模定向冷冻装置由钢板1、PDMS模具2以及塑料板3通过塑料夹固定组成；内部溶液4为魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液；所述PDMS模具2的制备方法为：首先制作长度为4厘米，宽度为1.5厘米，深度为1.5厘米的纸质模具；然后按照10：1的配比调配聚二甲基硅氧烷预聚体和固化剂，倒入纸质模具中，真空除气处理后放入80度烘箱固化6小时；最后除去纸质模具得到PDMS模具；
所述步骤二中，将低温保存的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液，倒入冰模定向冷冻装置中展平，并将钢板1的下端插入液氮中一定深度；此时沿着图1中X方向存在一个温度梯度，由此，冰晶5会沿着X轴正方向生长；类似的，由于冷源在钢板1上，Z方向也存在一个温度梯度，冰晶会沿着Z轴正方向行走，冰晶沿着XOZ方向生长后形成很多平面晶体，将溶质也分隔成很多层；通过冷冻干燥的方法除去冰晶体，即得到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体。
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：215.8MPa；压缩率70％的条件下，回弹90％。
实施例2：
一种弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将魔芋葡甘聚糖加入质量百分比浓度为0.1％的氧化石墨烯水溶液中，搅拌1小时，超声2小时，得到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液；所述氧化石墨烯与魔芋葡甘聚糖的质量比为1：100；氧化石墨烯水溶液的制备方法为：按重量份，在100份去离子水加入0.1份氧化石墨烯，搅拌1小时，在超声波清洗机中超声处理1小时，即制得氧化石墨烯水溶液；所述超声的功率为1000W，超声频率为60KHz；
步骤二、将混合溶液放在4℃的冰箱中冷却1小时，预冷后放入冰模定向冷冻装置中冷冻展平，并将钢板的下端插入液氮中，直到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液凝固成冷冻体，再进行冷冻干燥，干燥3天，制成魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体；冷冻干燥的条件为：零下50摄氏度，真空度13帕；
步骤三、将魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体置于质量百分比浓度为2.8％的碱溶液中，采用水热法进行反应，然后用去离子水冲洗至中性，冷冻干燥3天，即制得弹性魔芋葡甘聚糖/氧化石墨烯海绵；水热法进行反应的过程为：将魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体放在反应釜当中，在80℃的温度下将反应釜放在烘箱中进行反应，时间为12小时；所述碱溶液为氢氧化钠水溶液；
其中，所述冰模定向冷冻装置采用实施例1中的装置；
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：215.5MPa；压缩率70％的条件下，回弹90％。
实施例3：
一种弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将魔芋葡甘聚糖加入质量百分比浓度为0.05％的氧化石墨烯水溶液中，搅拌1小时，超声1.5小时，得到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液；所述氧化石墨烯与魔芋葡甘聚糖的质量比为1：50；氧化石墨烯水溶液的制备方法为：按重量份，在100份去离子水加入0.05份氧化石墨烯，搅拌0.8小时，在超声波清洗机中超声处理0.8小时，即制得氧化石墨烯水溶液；所述超声的功率为800W，超声频率为50KHz；
步骤二、将混合溶液放在2℃的冰箱中冷却1小时，预冷后放入冰模定向冷冻装置中冷冻展平，并将钢板的下端插入液氮中，直到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液凝固成冷冻体，再进行冷冻干燥，干燥2天，制成魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体；冷冻干燥的条件为：零下50摄氏度，真空度8帕；
步骤三、将魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体置于质量百分比浓度为1.5％的碱溶液中，采用水热法进行反应，然后用去离子水冲洗至中性，冷冻干燥3天，即制得弹性魔芋葡甘聚糖/氧化石墨烯海绵；水热法进行反应的过程为：将魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体放在反应釜当中，在80℃的温度下将反应釜放在烘箱中进行反应，时间为8小时；所述碱溶液为氢氧化钾水溶液；
其中，所述冰模定向冷冻装置采用实施例1中的装置；
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：214.8MPa；压缩率70％的条件下，回弹90％。
实施例4：
所述步骤三中，水热法进行反应中采用以1℃/min的速度升温至反应温度。
其余工艺参数和过程与实施例3中的完全相同。
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：218.5MPa；压缩率70％的条件下，回弹92％。
实施例5：
所述步骤三中，水热法进行反应中采用以2℃/min的速度升温至反应温度。
其余工艺参数和过程与实施例3中的完全相同。
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：218.7MPa；压缩率70％的条件下，回弹92％。
实施例6：
所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯，其制备方法为；按重量份，取20份氧化石墨烯、1份十二烷基氨基丙酸钠、1份钛酸酯偶联剂、80份去离子水，置于带搅拌的密封容器中，向其中通入氮气使料液中氮气饱和，然后将该密封容器置于1.5MeV、30mA的电子加速器中进行辐照搅拌处理，然后过滤，干燥，得到改性氧化石墨烯；所述辐照采用的辐照剂量率为100kGy/h，辐照剂量为200kGy，搅拌速度为100r/min。
其余工艺参数和过程与实施例3中的完全相同。
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：235.7MPa；压缩率70％的条件下，回弹96％。
实施例7：
所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯，其制备方法为；按重量份，取30份氧化石墨烯、2份十二烷基氨基丙酸钠、5份钛酸酯偶联剂、100份去离子水，置于带搅拌的密封容器中，向其中通入氮气使料液中氮气饱和，然后将该密封容器置于1.5MeV、30mA的电子加速器中进行辐照搅拌处理，然后过滤，干燥，得到改性氧化石墨烯；所述辐照采用的辐照剂量率为200kGy/h，辐照剂量为800kGy，搅拌速度为200r/min。
其余工艺参数和过程与实施例3中的完全相同。
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：236.4MPa；压缩率70％的条件下，回弹96％。
实施例8：
所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯，其制备方法为；按重量份，取25份氧化石墨烯、1.5份十二烷基氨基丙酸钠、3份钛酸酯偶联剂、90份去离子水，置于带搅拌的密封容器中，向其中通入氮气使料液中氮气饱和，然后将该密封容器置于1.5MeV、30mA的电子加速器中进行辐照搅拌处理，然后过滤，干燥，得到改性氧化石墨烯；所述辐照采用的辐照剂量率为150kGy/h，辐照剂量为600kGy，搅拌速度为150r/min。
其余工艺参数和过程与实施例3中的完全相同。
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：236.5MPa；压缩率70％的条件下，回弹96％。
实施例9：
所述改性氧化石墨烯的制备方法中，在干燥后还包括以下过程：取干燥后的物料20份、二甲基酰胺10份、对苯二胺30份和N-羟基琥珀酰亚胺5份，加入超临界反应装置中，在体系密封后通入二氧化碳至40MPa、温度60℃的条件下搅拌反应2h，然后卸去二氧化碳压力，过滤，干燥，得到改性氧化石墨烯。
其余工艺参数和过程与实施例8中的完全相同。
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：246.5MPa；压缩率70％的条件下，回弹98％。
实施例10：
所述改性氧化石墨烯的制备方法中，在干燥后还包括以下过程：取干燥后的物料30份、二甲基酰胺15份、对苯二胺50份和N-羟基琥珀酰亚胺10份，加入超临界反应装置中，在体系密封后通入二氧化碳至60MPa、温度80℃的条件下搅拌反应3h，然后卸去二氧化碳压力，过滤，干燥，得到改性氧化石墨烯。
其余工艺参数和过程与实施例8中的完全相同。
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：247.1MPa；压缩率70％的条件下，回弹98％。
实施例11：
所述改性氧化石墨烯的制备方法中，在干燥后还包括以下过程：取干燥后的物料25份、二甲基酰胺12份、对苯二胺40份和N-羟基琥珀酰亚胺8份，加入超临界反应装置中，在体系密封后通入二氧化碳至50MPa、温度70℃的条件下搅拌反应2.5h，然后卸去二氧化碳压力，过滤，干燥，得到改性氧化石墨烯。
其余工艺参数和过程与实施例8中的完全相同。
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：246.8MPa；压缩率70％的条件下，回弹98％。
实施例12：
所述步骤一中，魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液的制备过程中采用的超声处理的过程为：将混合物料置于恒温槽中，选用探头式脉冲超声波仪器进行处理，所述探头式脉冲超声波仪器的探头插入液面下3cm，液面高度保持10cm，脉冲时间为15s，占空比为65％，恒温槽中控制温度为20℃，声强为200W/cm2，超声频率50KHz，所述探头的直径为10mm。
其余工艺参数和过程与实施例3中的完全相同。
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：236.8MPa；压缩率70％的条件下，回弹97％。
实施例13：
所述步骤一中，魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液的制备过程中采用的超声处理的过程为：将混合物料置于恒温槽中，选用探头式脉冲超声波仪器进行处理，所述探头式脉冲超声波仪器的探头插入液面下5cm，液面高度保持15cm，脉冲时间为20s，占空比为85％，恒温槽中控制温度为25℃，声强为600W/cm2，超声频率60KHz，所述探头的直径为10mm。
其余工艺参数和过程与实施例3中的完全相同。
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：235.9MPa；压缩率70％的条件下，回弹97％。
实施例14：
所述步骤一中，魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液的制备过程中采用的超声处理的过程为：将混合物料置于恒温槽中，选用探头式脉冲超声波仪器进行处理，所述探头式脉冲超声波仪器的探头插入液面下4cm，液面高度保持12cm，脉冲时间为18s，占空比为75％，恒温槽中控制温度为23℃，声强为400W/cm2，超声频率55KHz，所述探头的直径为10mm。
其余工艺参数和过程与实施例3中的完全相同。
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：237.8MPa；压缩率70％的条件下，回弹97％。
实施例15：
所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯，其制备方法为；按重量份，取25份氧化石墨烯、1.5份十二烷基氨基丙酸钠、3份钛酸酯偶联剂、90份去离子水，置于带搅拌的密封容器中，向其中通入氮气使料液中氮气饱和，然后将该密封容器置于1.5MeV、30mA的电子加速器中进行辐照搅拌处理，然后过滤，干燥，得到改性氧化石墨烯；所述辐照采用的辐照剂量率为150kGy/h，辐照剂量为600kGy，搅拌速度为150r/min。
其余工艺参数和过程与实施例14中的完全相同。
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：251.8MPa；压缩率70％的条件下，回弹100％。
实施例16：
所述步骤一中，魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液的制备过程中采用的超声处理的过程为：将混合物料置于恒温槽中，选用探头式脉冲超声波仪器进行处理，所述探头式脉冲超声波仪器的探头插入液面下4cm，液面高度保持12cm，脉冲时间为18s，占空比为75％，恒温槽中控制温度为23℃，声强为400W/cm2，超声频率55KHz，所述探头的直径为10mm。
其余工艺参数和过程与实施例11中的完全相同。
对制得的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵进行性能测试，测试结果为弯曲强度：260.8MPa；压缩率70％的条件下，回弹100％。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将魔芋葡甘聚糖加入质量百分比浓度为0.01％～0.1％的氧化石墨烯水溶液中，搅拌0.5～1小时，超声1～2小时，得到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液；所述氧化石墨烯与魔芋葡甘聚糖的质量比为1：10～100；
步骤二、将混合溶液放在0～4℃的冰箱中冷却0.5～1小时，预冷后放入冰模定向冷冻装置中冷冻，直到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液凝固成冷冻体，再进行冷冻干燥，干燥2～3天，制成魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体；
步骤三、将魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体置于质量百分比浓度为0.56～2.8％的碱溶液中，采用水热法进行反应，然后用去离子水冲洗至中性，冷冻干燥2～3天，即制得弹性魔芋葡甘聚糖/氧化石墨烯海绵；
所述步骤一中，氧化石墨烯水溶液的制备方法为：按重量份，在100份去离子水加入0.01～0.1份氧化石墨烯，搅拌0.5～1小时，在超声波清洗机中超声处理0.5～1小时，即制得氧化石墨烯水溶液；所述超声的功率为500～1000W，超声频率为40～60kHz；
所述冰模定向冷冻装置由钢板、PDMS模具以及塑料板通过塑料夹固定组成；所述PDMS模具的制备方法为：首先制作长度为4～6厘米，宽度为1.5～3厘米，深度为1.5～3厘米的纸质模具；然后按照10：1的配比调配聚二甲基硅氧烷预聚体和固化剂，倒入纸质模具中，真空除气处理后放入80度烘箱固化6小时；最后除去纸质模具得到PDMS模具；
所述步骤二中，冰模定向冷冻装置中冷冻的具体步骤是：将预冷后的魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液，倒入冰模定向冷冻装置中展平，并将钢板的下端插入液氮中，直到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液凝固成冷冻体；
所述氧化石墨烯为改性氧化石墨烯，其制备方法为；按重量份，取20～30份氧化石墨烯、1～2份十二烷基氨基丙酸钠、1～5份钛酸酯偶联剂、80～100份去离子水，置于带搅拌的密封容器中，向其中通入氮气使料液中氮气饱和，然后将该密封容器置于1.5MeV、30mA的电子加速器中进行辐照搅拌处理，然后过滤，干燥，得到改性氧化石墨烯；所述辐照采用的辐照剂量率为100～200kGy/h，辐照剂量为200～800kGy，搅拌速度为100～200r/min；
所述改性氧化石墨烯的制备方法中，在干燥后还包括以下过程：取干燥后的物料20～30份、二甲基酰胺10～15份、对苯二胺30～50份和N-羟基琥珀酰亚胺5～10份，加入超临界反应装置中，在体系密封后通入二氧化碳至40～60MPa、温度60～80℃的条件下搅拌反应2～3h，然后卸去二氧化碳压力，过滤，干燥，得到改性氧化石墨烯。
2.如权利要求1所述的弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，冷冻干燥条件为：零下50摄氏度，真空度1.3～13帕。
3.如权利要求1所述的弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，水热法进行反应的过程为：将魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体放在反应釜当中，在80℃的温度下将反应釜放在烘箱中进行反应，时间为4～12小时；所述碱溶液为氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液。
4.如权利要求1所述的弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，超声处理的过程为：将混合物料置于恒温槽中，选用探头式脉冲超声波仪器进行处理，所述探头式脉冲超声波仪器的探头插入液面下3～5cm，液面高度保持10～15cm，脉冲时间为15～20s，占空比为65％～85％，恒温槽中控制温度为20～25℃，声强为200～600W/cm2，超声频率50～60kHz，所述探头的直径为10mm。
5.如权利要求1所述的弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，水热法进行反应中采用以1～2℃/min的速度升温至反应温度。
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