本发明专利技术提供了一种壳聚糖/丙烯酸复合材料的制备方法，其以壳聚糖、和丙烯酸为原料，以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，利用辉光放电电解等离子体在乙酸水溶液中引发聚合，一步制得壳聚糖/丙烯酸复合材料。该复合材料吸水速率快、耐盐性高、重复利用性好、吸附染料量大，因而是一种性能优异的复合吸水材料，可用于农林、园艺、污水净化、医药缓释等领域。另外，本发明专利技术原料易得，制备工艺简单，合成成本低；不需加引发剂，避免了引发剂带来的二次污染，是一项符合“可持续发展”的绿色合成技术，具有潜在的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料领域，涉及一种壳聚糖/丙烯酸水凝胶复合材料的制备方法，尤其涉及一种利用辉光放电电解等离子体引发合成壳聚糖/丙烯酸水凝胶的方法。
技术介绍
壳聚糖(Chitosan，CS)是甲壳素经脱乙酰化反应得到的一种天然阳离子高分子聚合物，由氨基葡萄糖单元和N-乙酰氨基葡萄糖单元组成，是自然界唯一大量存在的碱性多糖，不仅来源丰富，且具有良好的组织相容性、生物可降解性和黏附性。然而，壳聚糖分子中的游离氨基可以接受质子成盐，在酸性溶液中可以溶解，造成流失，严重限制了其应用。因此，提高耐酸性是目前壳聚糖改性研究的热点之一。壳聚糖分子链上丰富的羟基和氨基使其易于进行化学修饰，如经过酰化、羧化及羟基化改性后引入刺激响应型聚合物或小分子，赋予壳聚糖新的结构和性能，使其成为由天然多糖和合成高分子组成的具有三维网络结构的智能高分子水凝胶，大大改善了壳聚糖的水溶性和保湿性，并改变了壳聚糖分子侧链基团在不同pH值溶液中的解离特性。据此， 壳聚糖基水凝胶材料可望在医疗卫生、农业园艺、污水净化、生物材料等方面具有一定的应用价值。迄今为止，壳聚糖基水凝胶的主要制备方法有化学引发法、辐射引发法以及光引发法，近来也出现了一些关于微波引发的报道。辉光放电电解等离子体(GDEP)属非平衡等离子体，是一种新型的产生等离子体的电化学方法。辉光放电电解过程中发生的现象与普通电解明显不同，Hickling等提出水溶液中辉光放电电解所引发的化学反应为H20+gas + Z7H2O — OH + nE H +H — H2OH + OH — H2O2 OH + H2O2 — HO2 + H2O OH + HO2 — H2CHO2 H + OH — H2O研究表明，辉光放电电解最显著的特征是非法拉第性(电压大于320 V，产物产额与法拉第定律偏离)，即被转化的物质的量大大超过了按法拉第电量计算所得的值。如Sengupta 等用Ce3+作· OH捕获剂研究辉光放电电解时得出每通过I mol电子在液相反应区生成约 12mol的·0Η，远超过了按法拉第定律计算的产量。由于·0Η具有很高的活性，可以和水溶液中丙烯酸的双键、壳聚糖分子链上的氨基等反应形成自由基，最终在交联剂作用下得到CS/AA水凝胶。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种。本专利技术，是以壳聚糖、和丙烯酸为原料，以N，N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，利用辉光放电电解等离子体在乙酸水溶液中引发聚合，一步制得壳聚糖/丙烯酸复合材料。其具体工艺为将壳聚糖和交联剂充分溶解于乙酸水溶液中，加入丙烯酸，于6(Γ90 °C搅拌10 30 min ;再在电压550 650 V、电流65 40 mA下辉光放电2 6 min后降电流为10 mA以下，停止放电；继续搅拌3飞h，冷却至室温，得到果冻状凝胶;将果冻状凝胶剪碎至直径为2飞mm的碎块，再用NaOH溶液中和至中和度达60% 90%，然后用水、乙醇洗涤除去未反应的单体，干燥，得到壳聚糖/丙烯酸水凝胶;粉碎，过100目筛，得到壳聚糖/丙烯酸干凝胶复合材料。所述壳聚糖与丙烯酸的质量比为l:2(Tl:3。所述交联剂与壳聚糖的质量比为1:广1:6。所述乙酸水溶液的质量百分数为1°/Γ5%。所述干燥是在40 70 °C下真空干燥。下面通过红外光谱、热重分析、扫描电镜、吸水性测试、耐盐性测试，pH敏感性测试、吸附染料亚甲基蓝对本专利技术制备的多功能复合材料的结构、形貌、性能进行分析说明。I、红外光谱图I为丙烯酸(AA)、壳聚糖(CS)及壳聚糖/丙烯酸水凝胶(CS/AA)复合材料的红外光谱。从图I可以看出，形成水凝胶后，丙烯酸1632 CnT1处C=C的伸缩振动峰消失，1706 cnT1 处C=O的吸收峰移向低波数(1642 cnT1)且峰形有所减弱。壳聚糖亚甲基的伸缩振动吸收峰(2876 cnT1)移向低波数(2936 cnT1)且强度大大增强，壳聚糖的1598 cnT1处的酰胺II 峰(N-H面内弯曲振动)消失，表明丙烯酸的双键和壳聚糖上的一NH2基团发生了加成反应。 再者，形成水凝胶后出现了两个新的特征峰，1571 cm—1和1410 cnT1，它们分别是一C00—的不对称伸缩振动峰和对称伸缩振动峰。壳聚糖C3-OH (1090)和C6 — OH (1030)位上的 C-O伸缩振动吸收峰形成水凝胶后不仅没有减弱而且还得到了加强和叠加(1070)，说明了接枝反应没有发生在这2个位上。因为如果羧乙基基团加成在这2个C原子上，由于其空间位阻效应，会减弱C「0或C6—0的伸缩振动，使其吸收强度降低。原料壳聚糖在1383 cnT1的酰胺III峰(C一N伸缩振动)偏移至1323 cm—1并强度减弱，说明在壳聚糖的分子中引入了一CH2。由此可见，丙烯酸和壳聚糖在辉光放电电解等离子体引发下在壳聚糖氨基上发生加成反应形成了 CS/AA水凝胶。2、热重分析热稳定性可以表明材料是否适合多方面应用，现比较CS、交联聚丙烯酸和CS/AA水凝胶复合材料的热重曲线(见图2)，可以看出三种材料在200 °〇附近都有失重峰，这是由物理吸附水和层间水的去除所致；在此之后，CS/AA在25(T300°C的失重值介于交联丙烯酸和壳聚糖之间且明显加快，这是因为CS/AA聚合物链中壳聚糖链开始断裂。壳聚糖、交联丙烯酸和CS/AA 50%的失重温度分别为285，384和520°C ;同时从图2也可以看出，CS/AA在 800 1时残余量最大。这些结果说明，CS的加入有助于提高水凝胶的热稳定性，在200 V 之前很难分解，而该类材料使用的环境温度一般为(Γ40 °C，可以满足一般的使用要求。3、形貌分析4图3为CS/AA水凝胶的扫描电镜(a放大2000倍，b放大10000倍)。从图3可以看出， CS/AA水凝胶的表面非常粗糙，且有无序的大小不均匀的空洞，这些类似于海绵的孔洞增大了凝胶的比表面积，有利于水分子或染料分子扩散到凝胶内部，从而提高CS/AA水凝胶的吸水、吸盐、吸附染料的量。4、吸水动力学测试用称重法测多功能复合材料的吸水倍率。测试方法为准确称取一定质量的材料于烧杯中，加入蒸馏水，使其吸水一定时间(5，10，15，20，30，40，50 min)后，过200目筛网滤去多余的水，按式(I)计算吸水倍率本文档来自技高网...
【技术保护点】
利用辉光放电电解等离子体引发聚合制备壳聚糖/丙烯酸复合材料的方法，是以壳聚糖、和丙烯酸为原料，以N,N“?亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，利用辉光放电电解等离子体在乙酸水溶液中引发聚合，一步制得壳聚糖/丙烯酸复合材料。
【技术特征摘要】
1.利用辉光放电电解等离子体引发聚合制备壳聚糖/丙烯酸复合材料的方法，是以壳聚糖、和丙烯酸为原料，以N，N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，利用辉光放电电解等离子体在乙酸水溶液中引发聚合，一步制得壳聚糖/丙烯酸复合材料。2.如权利要求I所述利用辉光放电电解等离子体引发聚合制备壳聚糖/丙烯酸复合材料的方法，其特征在于将壳聚糖和交联剂充分溶解于乙酸水溶液中，加入丙烯酸，于6(Γ90°C搅拌10 30 min ;再在电压550 650 V、电流65 40 mA下辉光放电2 8 min后降电流为10mA以下，停止放电；继续搅拌T5 h，冷却至室温，得到果冻状凝胶;将果冻状凝胶剪碎至直径为2飞mm的碎块，再用NaOH溶液中和至中和度达60% 90%，然后用水、乙醇洗涤除...
【专利技术属性】
技术研发人员：俞洁，潘元沛，陆泉芳，杨格格，杨武，陆宗芳，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。