一种超弹性埃洛石-壳聚糖复合气凝胶的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超弹性埃洛石‑壳聚糖复合气凝胶的制备方法，该制备方法包括：将埃洛石加入一定量的壳聚糖醋酸溶液中，超声搅拌，制备出分散良好的埃洛石/壳聚糖分散液；将分散良好的埃洛石/壳聚糖分散液倒入聚四氟乙烯模具中，利用双向冷冻法冷冻后，放入冷冻干燥机干燥24 h，得到埃洛石‑壳聚糖复合气凝胶。此制备方法条件简单，绿色环保，另外制备的复合气凝胶具有超弹性，在防火、保温、超级电容器、电池电极等方面有巨大的潜在应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种超弹性埃洛石-壳聚糖复合气凝胶的制备方法
本专利技术涉及材料科学领域，特别涉及一种超弹性埃洛石-壳聚糖复合气凝胶的制备方法。
技术介绍
气凝胶是一种由高聚物分子或者胶体粒子相互聚积变成的一种拥有网络结构的纳米多孔性的轻质材料，是目前世界上已知道固体材料中密度最小的。因为气凝胶具有很高的孔隙率、高比表面积和非常低的热导率，所以它被应用于很多方面，例如用于消防、建筑、包装、环保、航空航天等方面，有很好的研究前景。埃洛石是一种硅氧四面体和铝氧八面体以1:1的方式共氧连接得到的铝硅酸盐层状结构包裹而成的天然纳米管状粘土矿物。埃洛石内外表面的化学差异导致埃洛石在pH范围为2.5-8.5的环境中时，表现为空心管内部表面的zeta电位为正，外部表面的zeta电位为负。埃洛石特殊的结构、优异的力学性能和生物相容性、低廉的成本，埃洛石纳米管自然形成，无毒无害，生物相容性较好，表面和层间含有活泼羟基，使其在不同的领域有许多潜在的重要用途。以埃洛石为原料，将其与高分子材料复合，制备埃洛石基高分子气凝胶近些年得到了某些研究人员的关注。目前，研究内容主要集中在将埃洛石与聚乙烯醇或其它高分子材料混合，制备复合气凝胶。但是以矿物材料为基底制备的气凝胶往往存在脆性大、硬度大、不可压缩等问题，严重限制了其实际应用，所以较多的研究工作放在如何提高矿物材料基复合气凝胶的强度上，但研究成效甚微。因此，亟需开发一种具有超弹性的埃洛石/壳聚糖复合气凝胶解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题就在于提供一种超弹性埃洛石-壳聚糖复合气凝胶的制备方法，它主要以埃洛石为基底，将其与壳聚糖通过静电相互作用混合，再通过双向冷冻法得到具有超弹性的埃洛石-壳聚糖复合气凝胶。此制备方法条件简单，绿色环保，另外制备的复合气凝胶具有超弹性，在防火、保温、超级电容器、电池电极等方面有巨大的潜在应用价值。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术是一种超弹性埃洛石-壳聚糖复合气凝胶的制备方法，将埃洛石加入一定量的壳聚糖醋酸溶液中，超声搅拌，制备出分散良好的埃洛石/壳聚糖分散液；将分散良好的埃洛石/壳聚糖分散液倒入聚四氟乙烯模具中，利用双向冷冻法冷冻后，放入冷冻干燥机干燥，得到埃洛石-壳聚糖复合气凝胶。具体地，所述方法步骤为：1）制备壳聚糖醋酸溶液：用4%的醋酸溶液作为溶剂，加入壳聚糖粉末，超声搅拌，配制40mg/mL的壳聚糖醋酸溶液；2）取步骤1）所得溶液，加入蒸馏水稀释至浓度为16-40mg/mL，加入一定量的埃洛石，超声分散30分钟，得到分散均匀的埃洛石-壳聚糖分散液。壳聚糖和埃洛石的质量比为1:（1-5），优选为1：（2-3）。3）将步骤2）所得的分散液倒入聚四氟乙烯模具中，采用双向冷冻法对样品进行冷冻。4）将步骤3）所得的冷冻样品放入冷冻干燥机中干燥24h，得到超弹性埃洛石-壳聚糖复合气凝胶。本专利技术以埃洛石为基底，将其与壳聚糖通过静电相互作用混合，再通过双向冷冻法得到具有超弹性的埃洛石-壳聚糖复合气凝胶。此制备方法条件简单，绿色环保，另外制备的复合气凝胶具有超弹性，在防火、保温、超级电容器、电池电极等方面有巨大的潜在应用价值。本专利技术与其他现有工艺相比有以下优点：1）本专利技术将埃洛石与壳聚糖复合，首次合成了具有超弹性的埃洛石-壳聚糖复合气凝胶。2）本专利技术制备条件简单，原材料绿色环保，相对于石墨烯、碳纳米管等其他超弹性气凝胶成本更加低廉。附图说明图1为本专利技术的制备过程示意图。图2为本专利技术制备的埃洛石-壳聚糖复合气凝胶的实物图片。图3为本专利技术制备的埃洛石-壳聚糖复合气凝胶的扫描电子显微镜图片。图4为本专利技术中制备的埃洛石-壳聚糖复合气凝胶压缩回弹10次的疲劳测试结果。具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。实施例11）用4%的醋酸溶液作为溶剂，加入壳聚糖粉末，超声搅拌，配制40mg/mL的壳聚糖醋酸溶液；2）取步骤1）所得溶液12mL，加入蒸馏水稀释至15mL。向该溶液中加入埃洛石480mg，超声分散30分钟，得到分散均匀的埃洛石-壳聚糖分散液。3）将步骤2）所得的分散液倒入模具中，采用双向冷冻法对样品进行双向冷冻。4）将步骤3）所得的冷冻样品放入冷冻干燥机中干燥24h，得到超弹性埃洛石-壳聚糖复合气凝胶。实施例2本实施方式与实施例1不同的是步骤2中取步骤1）所得壳聚糖溶液6mL，向溶液中加入埃洛石720mg，其他与实施例1相同。实施例3本实施方式与实施例1不同的是步骤2中取步骤1）所得壳聚糖溶液8mL，向溶液中加入埃洛石640mg，其他与实施例1相同。实施例4本实施方式与实施例1不同的是步骤2中取步骤1）所得壳聚糖溶液15mL，向溶液中加入埃洛石0mg，其他与实施例1相同。图1为本专利技术的制备过程示意图，在制备过程中，埃洛石-壳聚糖溶液先通过双向冷冻形成层状的冰晶，再通过冷冻干燥形成层状的气凝胶。图2为本专利技术制备的埃洛石-壳聚糖复合气凝胶的实物图，为块状固体。图3为本专利技术制备的埃洛石-壳聚糖复合气凝胶的扫描电子显微镜图片，其显微结构为层状结构，片层厚度在1-5微米，片层空隙为20-50微米。图4为本专利技术中制备的埃洛石-壳聚糖复合气凝胶压缩回弹10次的应力应变图。由该图可以发现，埃洛石-壳聚糖复合气凝胶经10次压缩回弹依然保持较好的压缩回弹特征，结构破坏小，显示出超弹性。由上述可知，以埃洛石为基底，将其与壳聚糖通过静电相互作用混合，再通过双向冷冻法可以得到埃洛石-壳聚糖复合气凝胶。此制备方法条件简单，绿色环保，另外制备的复合气凝胶具有超弹性，在防火、保温、超级电容器、电池电极等方面有巨大的潜在应用价值。以上结合具体实施方式和范例性实例对本专利技术进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本专利技术的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本专利技术精神和范围的情况下，可以对本专利技术技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本专利技术的范围内。本专利技术的保护范围以所附权利要求为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超弹性埃洛石-壳聚糖复合气凝胶的制备方法，其特征在于，通过埃洛石与壳聚糖复合，所述复合材料具有超弹性。/n

【技术特征摘要】
1.一种超弹性埃洛石-壳聚糖复合气凝胶的制备方法，其特征在于，通过埃洛石与壳聚糖复合，所述复合材料具有超弹性。


2.根据权利要求1所述的一种超弹性埃洛石-壳聚糖复合气凝胶的制备方法，其特征在于，气凝胶是通过壳聚糖与埃洛石的混合溶液进行双向冷冻后得到的。


3.根据权利要求1或2所述的一种超弹性埃洛石-壳聚糖复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）制备壳聚糖醋酸溶液：用4%的醋酸溶液作为溶剂，加入壳聚糖粉末，超声搅拌，配制40mg/mL的壳聚糖醋酸溶液；
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【专利技术属性】
技术研发人员：付萌，黎相明，吕少兰，林昊涛，
申请(专利权)人：广东石油化工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44