一种利用高温高压技术对可得然水凝胶进行增韧的方法技术

本发明专利技术提供一种利用高温高压技术对可得然水凝胶进行增韧的方法，可以将可得然胶力学性能进一步提高至少一倍，获得超高力学强度的可得然凝胶。本发明专利技术一种利用高温高压技术对可得然水凝胶进行增韧的方法，包括：步骤一，在密闭容器中加入含水溶液，含水溶液的体积占密闭容器的1％‑100％；步骤二，将可得然水凝胶浸泡在步骤一的含水溶液中；步骤三，加热装有含水溶液和可得然水凝胶的密闭容器，加热到100‑200℃，加热时间为1分钟‑100天；步骤四，缓慢冷却，冷却到室温获得增韧的可得然水凝胶。

A method of toughening of hydrogel by high temperature and high pressure technology

【技术实现步骤摘要】
一种利用高温高压技术对可得然水凝胶进行增韧的方法
本专利技术涉及水凝胶
，具体涉及一种利用高温高压技术对可得然水凝胶进行增韧的方法。
技术介绍
可得然胶(curdlan)是从土壤细菌中提取的一种β-1，3-D-葡聚糖。可得然胶的成胶方法通常是将可得然胶粉末在水中分散形成悬浊液，然后将悬浊液进行加热而形成凝胶。中国食品药品监督管理局于2006年批准了可得然胶作为食品添加剂，可用于肉类灌肠、西式火腿、豆腐类食品、面食等食品中，增加食品的弹性和韧性。尽管传统的可得然成胶方法获得的凝胶有一定韧性和弹性，可以满足一些应用的需求。但是其力学性能仍然相当有限，其断裂拉伸率通常低于50％，断裂拉伸强度低于0.1MPa，远远低于动物组织和一些化石来源合成水凝胶的力学性能。寻找开发新的可得然胶的成胶方法工艺、提高获得凝胶的韧性和强度、可扩展其作为食品添加剂的应用范围、提升食物的口感、开发新的食品。另外，高韧性和高强度的水凝胶也是生物医药领域所需要的性能，有望在医学植入材料、药物控释和组织工程领域扩展应用范围。可得然胶具有良好的耐热性，尽管淀粉明胶等胶体在100℃下通常会溶解变形，可得然胶胶体在100℃下可以很好的保持形貌，但是高温高压特别是100℃到200℃之间对可得然胶胶的作用效果则未有报道。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用高温高压技术对可得然水凝胶进行增韧的方法，可以将可得然胶力学性能进一步提高至少一倍，获得超高力学强度的可得然凝胶。本专利技术一种利用高温高压技术对可得然水凝胶进行增韧的方法，包括：步骤一，在密闭容器中加入含水溶液，含水溶液的体积占密闭容器的1％-100％；步骤二，将可得然水凝胶浸泡在步骤一的含水溶液中；步骤三，加热装有含水溶液和可得然水凝胶的密闭容器，加热到100-200℃，加热时间为1分钟-100天；步骤四，缓慢冷却，冷却到室温获得增韧的可得然水凝胶。优选的，含水溶液是水和酸、碱、盐、金属单质、无机物的混合系统，或，含水溶液是水和有机溶剂的混合系统，或，含水溶液是水和气体的混合系统。优选的，在步骤二中，可得然水凝胶胶是指利用细菌获得的直链β-1，3-D-葡聚糖，分子量在1万道尔顿到100万道尔顿之间。现有技术获得可得然胶的温度通常在100℃以下，而本专利采用高温高压装置和工艺(100-200℃)制备超高力学性能的可得然水凝胶，力学性能显著优于现有可得然水凝胶。通过上述高温高压方法制备的可得然水凝胶，可得然水凝胶的力学性能可显著提高，断裂拉伸率可提高1.3倍以上，断裂拉伸强度可提高1.6倍以上。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图图1为不同温度加热之后的可得然凝胶的外观照片。；图2为不同温度加热之后的可得然凝胶的含水率变化；图3为不同温度加热之后的可得然凝胶的拉伸应力-应变曲线，提高加热温度可以显著提升水凝胶的力学性能；图4为高温加热前和加热后可得然胶的纳米结构变化，可以看见高温高压之后水凝胶内纤维之间的交联程度；图5为不同温度加热后可得然胶的X射线衍射图谱的变化，可以看见高温高压处理显著提高了水凝胶的结晶度；图6为对可得然水凝胶进行增韧的方法中所使用的装置。具体实施方式本专利技术提供一种利用高温高压技术对可得然水凝胶进行增韧的方法，可以将可得然胶力学性能进一步提高至少一倍，获得超高力学强度的可得然凝胶。下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图6为本专利技术对可得然水凝胶进行增韧的方法中所使用的装置。图中装置为密闭容器，尺寸根据实际需要设计，可以耐受200℃以内的高温，可以盛装含水溶液，该容器在高温下不会跟水发生反应。具体方法是在密闭容器中加入含水溶液，含水溶液的量可以占容器的1％到100％之间，但最好是容器的20％到70％之间。然后将可得然水凝胶浸泡在含水溶液中，将整个装置加温到100-200℃，即加热装有含水溶液和可得然水凝胶的密闭容器，加热时间可以在1分钟到100天之间，最佳加热时间为1-3小时。然后缓慢冷却，冷却到室温可获得增韧的可得然凝胶。本专利技术中的可得然水凝胶胶指利用细菌获得的直链β-1，3-D-葡聚糖，分子量在1万道尔顿到100万道尔顿之间。含水溶液指水为主要成分(含量50％-99.9％)的溶液，可以是水和酸、碱、盐、金属单质、无机物的混合系统，可以是水和有机溶剂例如醇、酯、醚、酮等的混合系统，也可以是水和气体如二氧化碳，氮气，氧气等的混合系统。可得然水凝胶可以是专利(申请号201910784609.5)中介绍的强韧可得然水凝胶。也可以是通过其他方法制备的可得然水凝胶，包括在水中加热可得然胶悬浊液获得的可得然水凝胶、通过液体酸或者酸性气体中和可得然碱溶液获得的可得然水凝胶，或者通过利用DMSO和水获得的可得然水凝胶。如图1所示，经过高温高压之后，可得然水凝胶外观发生显著变化，随着加热温度的升高，可得然水凝胶的透明度逐渐降低。如图2所示，含水率测试表明，可得然水凝胶含水率随着加热温度的提高逐渐降低。如图3所示，拉伸应力-应变曲线表明，可得然水凝胶的断裂拉伸强度和断裂伸长率随着加热温度的提高而显著提高，说明高温高压处理可显著提高可得然水凝胶的力学性能。如图4所示，扫描电镜观察表明，经过高温高压处理后，可得然水凝胶中的纳米纤维聚集并交联，纤维直径维持在20纳米左右不变。如图5所示，X射线衍射图谱表明，可得然胶的结晶度随着加热温度的提高而增强，结晶峰更为尖锐，说明高温高压处理可显著提高可得然胶胶体的结晶度。现有技术获得可得然胶的温度通常在100℃以下，而本专利采用高温高压装置和工艺(100-200℃)制备超高力学性能的可得然水凝胶，力学性能显著优于现有可得然水凝胶。通过上述高温高压方法制备的可得然水凝胶，可得然水凝胶的力学性能可显著提高，断裂拉伸率可提高1.3倍以上，断裂拉伸强度可提高1.6倍以上。以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，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专利技术各实施例技术方案的精神和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用高温高压技术对可得然水凝胶进行增韧的方法，其特征在于，包括：/n步骤一，在密闭容器中加入含水溶液，含水溶液的体积占密闭容器的1％-100％；/n步骤二，将可得然水凝胶浸泡在步骤一的含水溶液中；/n步骤三，加热装有含水溶液和可得然水凝胶的密闭容器，加热到100-200℃，加热时间为1分钟-100天；/n步骤四，缓慢冷却，冷却到室温获得增韧的可得然水凝胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用高温高压技术对可得然水凝胶进行增韧的方法，其特征在于，包括：
步骤一，在密闭容器中加入含水溶液，含水溶液的体积占密闭容器的1％-100％；
步骤二，将可得然水凝胶浸泡在步骤一的含水溶液中；
步骤三，加热装有含水溶液和可得然水凝胶的密闭容器，加热到100-200℃，加热时间为1分钟-100天；
步骤四，缓慢冷却，冷却到室温获得增韧的可得然水凝胶。


2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴朝希，王一飞，
申请(专利权)人：广州暨南生物医药研究开发基地有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44