【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及水凝膠，尤其涉及一種脫木素絲瓜絡、絲瓜絡基水凝膠及其制備方法。
技術介紹
1、水凝膠是一種具有高水含量的三維網絡聚合物，因其獨特的柔軟性、生物相容性和高吸水性，在生物醫(yī)學、藥物輸送、組織工程等領域有著廣泛的應用。然而，水凝膠的力學性能，尤其是其各向異性強度，往往限制了其在更廣泛領域的應用。為了克服這些限制，研究人員一直在探索如何通過不同的策略來增強水凝膠的力學性能，包括雙網絡結構設計、納米復合材料的引入以及化學交聯(lián)策略等。
2、絲瓜絡作為一種天然的多孔纖維材料，因其輕質、高強度和良好的生物相容性，引起了材料科學家的興趣。有研究人員通過將絲瓜絡制成納米尺寸級別增強水凝膠的力學性能，但這樣處理破壞了絲瓜絡天然的三維網絡結構，且增強效果與傳統(tǒng)的木基納米纖維素并無差別。通過直接利用絲瓜絡的三維網絡結構可以為水凝膠提供了一個理想的骨架，有助于提高復合材料的力學強度，但是應用時發(fā)現(xiàn)，絲瓜絡與水凝膠結合性不高，導致會出現(xiàn)界面相容性問題，產品在壓縮過程中絲瓜絡與水凝膠間會發(fā)生分離的現(xiàn)象，導致力學性能不理想。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的主要目的在于提供一種脫木素絲瓜絡、絲瓜絡基水凝膠及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有技術絲瓜絡與水凝膠結合性不高的技術問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術提供一種脫木素絲瓜絡的制備方法，包括以下步驟：
3、(1)對絲瓜絡進行裁剪，得到絲瓜絡塊；
4、(2)配置亞氯酸鈉溶液，加入冰醋酸，得到處理液；
6、(4)取出絲瓜絡塊，用水洗滌。
7、進一步地，步驟(2)中，亞氯酸鈉溶液的質量濃度為2％，冰醋酸的加入量為調節(jié)溶液ph至4.6。
8、進一步地，步驟(3)中，加熱反應的具體過程為在90℃水浴下加熱2～5h。
9、本專利技術還提供一種脫木素絲瓜絡，按上述的脫木素絲瓜絡的制備方法制備而成。
10、本專利技術還提供一種絲瓜絡基水凝膠的制備方法，包括以下步驟：
11、(1)配置fecl3溶液和單寧酸溶液，將fecl3溶液和單寧酸溶液混合，得到溶液一；
12、(2)配置丙烯酰胺溶液，加入過硫酸銨、n，n'-亞甲基雙丙烯酰胺，得到溶液二；
13、(3)將如權利要求4所述的脫木素絲瓜絡放入硅膠模具中，將溶液一和溶液二混勻后澆筑到硅膠模具中進入脫木素絲瓜絡的框架，靜置形成絲瓜絡基水凝膠。
14、進一步地，fecl3溶液的質量濃度為4％，單寧酸溶液的質量濃度為4％，fecl3溶液和單寧酸溶液的體積比為1～10:1。
15、進一步地，fecl3溶液和單寧酸溶液的體積比為3:1。
16、進一步地，丙烯酰胺溶液的含水率為60～90wt％，過硫酸銨和n，n'-亞甲基雙丙烯酰胺的添加量均為丙烯酰胺質量的0.5～5％。
17、進一步地，步驟(3)中，溶液一和溶液二的質量比為1:100。
18、本專利技術還提供一種絲瓜絡基水凝膠，按上述的絲瓜絡基水凝膠的制備方法制備而成。
19、針對絲瓜絡的三維網絡結構與水凝膠之間的界面相容性問題，本專利技術通過脫木素得到的絲瓜絡框架表面擁有更多暴露的羥基，可以與水凝膠鏈段結合更為可靠。本專利技術研究發(fā)現(xiàn)，絲瓜絡中主要是木質素和半纖維素等成分阻礙其與水凝膠的有效結合，導致會出現(xiàn)界面相容性問題，因此本申請制備絲瓜絡水凝膠前進行脫木素處理，使得絲瓜絡表面暴露足夠羥基與水凝膠鏈段形成氫鍵，從而提高了絲瓜絡與水凝膠之間的界面結合性。
20、本專利技術通過創(chuàng)新性地結合絲瓜絡的天然三維網絡結構與鐵離子自催化體系，實現(xiàn)了對各向異性水凝膠力學強度的顯著提升。本專利技術有益效果體現(xiàn)在：
21、1、絲瓜絡作為一種輕質多孔纖維材料，其獨特的微觀結構為水凝膠提供了優(yōu)異的支撐框架，使得材料能夠在纖維方向上承受更高的機械應力，通過naclo2處理去除絲瓜絡中的木質素和半纖維素，不僅改善了絲瓜絡與水凝膠的界面結合性，還通過暴露更多的羥基增強了兩者之間的交聯(lián)網絡，從而提高了復合材料的整體力學性能，這種方式不僅提高了水凝膠的強度，還保持了其原有的柔韌性和可塑性，使其在多種應用場景中具有更廣泛的適用性。
22、2、本專利技術采用的鐵離子和多酚類物質單寧酸(ta)形成自催化體系，實現(xiàn)了丙烯酰胺在室溫條件下的快速自由基聚合，水凝膠展現(xiàn)出在室溫下快速凝膠化的能力，這種自催化機制不僅簡化了水凝膠的制備過程，降低了能耗，而且提高了生產效率，為水凝膠的快速成型和大規(guī)模生產提供了可能，特別是在需要快速響應的應用領域，如醫(yī)療敷料、緊急救援材料等。另外，ta引入了兒茶酚基團，利用兒茶酚基團與界面之間的多重相互作用，有效提高水凝膠的粘附性能，ta的引入不僅因其豐富的鄰苯二酚官能團提供了強大的粘附性能，還因其優(yōu)異的可再生性、抗菌性和低成本特性，為開發(fā)高性能、環(huán)境友好的水凝膠材料提供了理想的解決方案。
23、3、本專利技術通過引入脫木素絲瓜絡，利用其與聚合物網絡的氫鍵和物理糾纏，實現(xiàn)了對水凝膠機械穩(wěn)定性的有效提升。這種協(xié)同增強效應，解決了傳統(tǒng)水凝膠在承受外力時缺乏有效力學耗散的問題，使得材料在受到沖擊或拉伸時能夠更好地分散和吸收能量，從而提高了其耐用性和可靠性。這種結構的優(yōu)化，使得水凝膠在承受重復或突發(fā)載荷時表現(xiàn)出更好的性能，這對于需要長期穩(wěn)定性的應用，如生物醫(yī)學植入物、運動器材等，具有重要意義。
24、4、本專利技術通過將農業(yè)廢棄物絲瓜絡轉化為功能性材料，實現(xiàn)了資源的可持續(xù)利用。絲瓜絡作為一種輕質多孔纖維材料，其天然的三維網絡結構為水凝膠提供了理想的骨架，這不僅減少了對環(huán)境的負擔，也降低了生產成本，體現(xiàn)了循環(huán)經濟的理念。
25、5、本專利技術提供的制備方法不需要使用有毒化學試劑，無需使用催化劑，且不會破環(huán)絲瓜絡原有的三維網狀結構，原位合成高力學強度、高回彈性能、低成本的新型生物質水凝膠。
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1.一種脫木素絲瓜絡的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的脫木素絲瓜絡的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，亞氯酸鈉溶液的質量濃度為2％，冰醋酸的加入量為調節(jié)溶液pH至4.6。
3.如權利要求1所述的脫木素絲瓜絡的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，加熱反應的具體過程為在90℃水浴下加熱2～5h。
4.一種脫木素絲瓜絡，其特征在于，按如權利要求1或2或3所述的脫木素絲瓜絡的制備方法制備而成。
5.一種絲瓜絡基水凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.如權利要求5所述的絲瓜絡基水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，F(xiàn)eCl3溶液的質量濃度為4％，單寧酸溶液的質量濃度為4％，F(xiàn)eCl3溶液和單寧酸溶液的體積比為1～10:1。
7.如權利要求6所述的絲瓜絡基水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，F(xiàn)eCl3溶液和單寧酸溶液的體積比為3:1。
8.如權利要求5所述的絲瓜絡基水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，丙烯酰胺溶液的含水率為60～90wt％，過硫酸銨
9.如權利要求5所述的絲瓜絡基水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，溶液一和溶液二的質量比為1:100。
10.一種絲瓜絡基水凝膠，其特征在于，按如權利要求5至9中任一項所述的絲瓜絡基水凝膠的制備方法制備而成。
...【技術特征摘要】
1.一種脫木素絲瓜絡的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的脫木素絲瓜絡的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，亞氯酸鈉溶液的質量濃度為2％，冰醋酸的加入量為調節(jié)溶液ph至4.6。
3.如權利要求1所述的脫木素絲瓜絡的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，加熱反應的具體過程為在90℃水浴下加熱2～5h。
4.一種脫木素絲瓜絡，其特征在于，按如權利要求1或2或3所述的脫木素絲瓜絡的制備方法制備而成。
5.一種絲瓜絡基水凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.如權利要求5所述的絲瓜絡基水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，fecl3溶液的質量濃度為4％，單寧...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：馬超，曹浦森，魏潔，張婷婷，陳玉霞，郭勇，
申請(專利權)人：安徽農業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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