專利名稱：一種吸水性纖維素水凝膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸水性纖維素水凝膠及其制備方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
植物纖維素是地球上最豐富的可再生資源，羧甲基纖維素是纖維素的一種衍 生物，和纖維素一樣，同屬于環(huán)境友好材料。充分利用纖維素和羧甲基纖維素不 僅可以保護(hù)環(huán)境，而且可以節(jié)省有限的石油資源。近來，水凝膠的制備和應(yīng)用發(fā) 展比較迅速，它們諸多優(yōu)點(diǎn)如吸水性、環(huán)境敏感性、保水性、生物相容性等使其 備受關(guān)注。已報(bào)道的主要是合成高分子水凝膠，它們不能生物降解而使其生產(chǎn)應(yīng) 用受到局限。而有關(guān)纖維素水凝膠的報(bào)道目前都是以纖維素衍生化之后的衍生物 為原料，得不到很好的強(qiáng)度。因此限制了這類材料的進(jìn)一步發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種吸水性纖維素水凝膠及其制備方法和用途，因該吸 水性纖維素水凝膠的制備方法簡單，原料成本低，整個工藝過程無污染，所得產(chǎn) 品含水量高，具有鹽敏感性，生物相容性好，生物可降解，并表現(xiàn)出更優(yōu)異的性 能。特別是引入羧甲基纖維素使得該水凝膠具有很高的溶脹度，所以該材料在農(nóng) 業(yè)以及生理衛(wèi)生領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為該吸水性纖維素水凝膠采用如下方法 制備將羧甲基纖維素、纖維素分別溶解于NaOH質(zhì)量百分比濃度為6 10%、 尿素質(zhì)量百分比濃度為4 12%的NaOH/尿素的水溶液中，得到質(zhì)量百分比濃度 為1~5%的羧甲基纖維素的NaOH/尿素組合水溶液和質(zhì)量百分比濃度為1~5%的 纖維素的NaOH/尿素組合水溶液；然后將羧甲基纖維素的NaOH/尿素組合水溶 液與纖維素的NaOH/尿素組合水溶液按重量比為9: 1 ~h 9混合，攪拌均勻得 混合溶液，再加入需要量的交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙垸，經(jīng)化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，置于凝膠溫度 下直至形成吸水性纖維素水凝膠，其吸水率為50~1000g/g，所用羧甲基纖維素、 纖維素的粘均分子量為3萬~10萬
與已有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明以來源最豐富的天然高分子纖維素及其衍生物為原料，其中，溶解過 程為十分簡便、快速，無污染的過程。本制備方法及其制得的水凝膠，比已有的方法有明顯的技術(shù)進(jìn)步。其中，交聯(lián)反應(yīng)也十分迅速，對溫度要求不高，有利于 工業(yè)化生產(chǎn)，廢液容易回收循環(huán)使用。本發(fā)明以氫氧化鈉、尿素、水為原料，價 格便宜，操作簡單方便，對環(huán)境無污染。特別是引入羧甲基纖維素使得該水凝膠 具有很高的溶脹度。


附圖為本發(fā)明制備的吸水纖維素水凝膠在各種狀態(tài)下的照片(a)吸水后處 于溶脹狀態(tài)下的水凝膠；(b)干凝膠；(C)在氯化鈉溶液中收縮后的水凝膠。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明 實(shí)施例l
將3克羧甲基纖維素分散于97克含6 wt% NaOH和4 wt%尿素的混合水溶 液中，在室溫下攪拌均勻直至羧甲基纖維素溶解。將3克纖維素(粘均分子量 Mn=3.5xl04)分散于97克含6 wt% NaOH和4 wt%尿素的混合水溶液中，預(yù)冷 至-20 -10。C， 5-24小時后解凍攪拌得到透明的纖維素溶液。取90g羧甲基纖維 素溶液和10g纖維素溶液混合，其中羧甲基纖維素和纖維素的重量比為9: 1， 羧甲基纖維素和纖維素合占溶液的3%。將10ml的環(huán)氧氯丙垸滴加到100g混合 溶液中，升溫至60°<:， 2小時后得到羧甲基纖維素和纖維素的重量比為9: l的 吸水纖維素水凝膠。吸水率為1000g/g。
實(shí)施例2
將3克羧甲基纖維素分散于97克含8 wt% NaOH和10 wt%尿素的混合水溶液中，在 室溫下攪拌均勻直至羧甲基纖維素溶解。將3克纖維素(粘均分子量Mn=3.5xl04)分散于 97克8 wt% NaOH和10 wt。/。尿素的混合水溶液中，預(yù)冷至-20 ~-10 °C， 5 ~24小時后解凍 攪拌得到透明的纖維素溶液。取80g羧甲基纖維素溶液和20g纖維素溶液混合，其中羧甲基 纖維素和纖維素的重量比為8: 2，羧甲基纖維素和纖維素合占溶液的3%。將10ml的環(huán)氧 氯丙烷滴加到100g混合溶液中，升溫至50"C， 6小時后得到羧甲基纖維素和纖維素的重量 比為8: 2的吸水纖維素水凝膠。吸水率為800g/g。
實(shí)施例3
將3克羧甲基纖維素分散于97克含6wt% NaOH和4 wt%尿素的混合水溶液中，在室溫下攪拌均勻直至羧甲基纖維素溶解。將3克纖維素(粘均分子量 Mn=3.5xl04)分散于97克含6wt% NaOH和4 wt%尿素的混合水溶液中，預(yù)冷 至-20 -10。C， 5 24小時后解凍攪拌得到透明的纖維素溶液。取70g羧甲基纖 維素溶液和30g纖維素溶液混合，其中羧甲基纖維素和纖維素的重量比為7: 3， 羧甲基纖維素和纖維素合占溶液的3%。將10ml的環(huán)氧氯丙烷滴加到100g混合 溶液中，升溫至40°<:， 10小時后得到羧甲基纖維素和纖維素的重量比為7: 3 的吸水纖維素水凝膠。吸水率為500g/g。 實(shí)施例4
將3克羧甲基纖維素分散于97克含6~8 wt% NaOH和10 ~12wt%尿素的混 合水溶液中，在室溫下攪拌均勻直至羧甲基纖維素溶解。將3克纖維素(粘均分 子量M^3.5xl0"分散于97克含6~8 wt% NaOH和10 ~12wt%尿素的混合水溶 液中，預(yù)冷至-20~-10°<3， 5 24小時后解凍攪拌得到透明的纖維素溶液。取60g 羧甲基纖維素溶液和40g纖維素溶液混合，其中羧甲基纖維素和纖維素的重量比 為6: 4，羧甲基纖維素和纖維素合占溶液的3%。將10ml的環(huán)氧氯丙烷滴加到 100g混合溶液中，升溫至30。C， 12小時后得到羧甲基纖維素和纖維素的重量比 為6: 4的吸水纖維素水凝膠。吸水率為400g/g。
實(shí)施例5
將3克羧甲基纖維素分散于97克含8 wt% NaOH和10 wt%尿素的混合水 溶液中，在室溫下攪拌均勻直至羧甲基纖維素溶解。將3克纖維素(粘均分子量 M^3.5xl04)分散于97克含8 wt% NaOH和10 wt%尿素的混合水溶液中，預(yù) 冷至_20 ~-10 °C, 5 ~24小時后解凍攪拌得到透明的纖維素溶液。取50g羧甲基 纖維素溶液和50g纖維素溶液混合，其中羧甲基纖維素和纖維素的重量比為5: 5，羧甲基纖維素和纖維素合占溶液的3%。將10ml的環(huán)氧氯丙烷滴加到100g 混合溶液中，升溫至60。C， 2小時后得到羧甲基纖維素和纖維素的重量比為5: 5的吸水纖維素水凝膠。吸水率為200 g/g。
對實(shí)施例5制得的吸水纖維素水凝膠做吸水試驗(yàn)，結(jié)果見附圖，圖中a為吸 水后處于溶脹狀態(tài)下的水凝膠照片；b為千凝膠照片；c為在氯化鈉溶液中收縮 后的水凝膠照片。
實(shí)施例6
將3克羧甲基纖維素分散于97克含6 wt% NaOH和4 wt%尿素的混合水溶液中，在室溫下攪拌均勻直至羧甲基纖維素溶解。將3克纖維素(粘均分子量 Mn=3.5xl04)分散于97克含6 wt% NaOH和4 wt%尿素的混合水溶液中，預(yù)冷 至-20 ~-10 °C, 5 24小時后解凍攪拌得到透明的纖維素溶液。取卯g羧甲基纖 維素溶液和lOg纖維素溶液混合，其中羧甲基纖維素和纖維素的重量比為1: 9，
羧甲基纖維素和纖維素合占溶液的3%。將10ml的環(huán)氧氯丙烷滴加到100g混合 溶液中，升溫至60。C， 2小時后得到羧甲基纖維素和纖維素的重量比為1: 9的 吸水纖維素水凝膠。吸水率為50g/g。
上述實(shí)施例中原料纖維素用的都是粘均分子量M^3.5xl04的纖維素，實(shí)際 中，原料纖維素粘均分子量為3萬 10萬時都能滿足溶解的要求，均可采用。
權(quán)利要求
1. 一種吸水性纖維素水凝膠，其特征在于采用如下方法制備將羧甲基纖維素、纖維素分別溶解于NaOH質(zhì)量百分比濃度為6～10％、尿素質(zhì)量百分比濃度為4～12％的NaOH/尿素的水溶液中，得到質(zhì)量百分比濃度為1～5％的羧甲基纖維素的NaOH/尿素組合水溶液和質(zhì)量百分比濃度為1～5％的纖維素的NaOH/尿素組合水溶液；然后將羧甲基纖維素的NaOH/尿素組合水溶液與纖維素的NaOH/尿素組合水溶液按重量比為9∶1～1∶9混合，攪拌均勻得混合溶液，再加入需要量的交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷，經(jīng)化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，置于凝膠溫度下直至形成吸水性纖維素水凝膠，其吸水率為50～1000g/g，所用羧甲基纖維素、纖維素的粘均分子量為3萬～10萬。
2. 權(quán)利要求1所述的吸水性纖維素水凝膠的制備方法，其特征是具體制備步驟 為將羧甲基纖維素、纖維素分別溶解于NaOH質(zhì)量百分比濃度為6 100/0、 尿素質(zhì)量百分比濃度為4~12%的NaOH/尿素的水溶液中，得到質(zhì)量百分比濃 度為1~6%的羧甲基纖維素的NaOH/尿素組合水溶液和質(zhì)量百分比濃度為 1~6%的纖維素的NaOH/尿素組合水溶液；然后將羧甲基纖維素的NaOH/尿 素組合水溶液與纖維素的NaOH/尿素組合水溶液按重量比為9: 1 ~1: 9混合， 攪拌均勻得混合溶液，再加入需要量的交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙垸，經(jīng)化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)， 置于凝膠溫度下直至形成吸水性纖維素水凝膠，所用纖維素的粘均分子量為 3萬 10萬。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸水性纖維素水凝膠的制備方法，其特征是將羧甲 基纖維素室溫下添加到NaOH/尿素組合水溶液中攪拌均勻直至羧甲基纖維素 溶解,得到羧甲基纖維素的NaOH/尿素組合水溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸水性纖維素水凝膠的制備方法，其特征是將纖維 素室溫下添加到NaOH/尿素組合水溶液中攪拌均勻后，在-20~-10 °C冷凍5 ~24小時，解凍攪拌，得到纖維素的NaOH/尿素組合水溶液。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸水性纖維素水凝膠的制備方法，其特征是加入的 環(huán)氧氯丙烷的量與混合溶液的比例為0.5 1.5ml/10g。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸水性纖維素水凝膠的制備方法，其特征是凝膠溫 度為30~60°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸水性纖維素水凝膠的制備方法，其特征是凝膠時 間為2 12小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種吸水性纖維素水凝膠及其制備方法，該水凝膠的制備方法為將羧甲基纖維素、纖維素分別溶解于NaOH濃度為6～10wt％、尿素濃度為4～12wt％的NaOH/尿素的水溶液中，得到濃度為1～5wt％的羧甲基纖維素的NaOH/尿素組合水溶液和濃度為1～5wt％的纖維素的NaOH/尿素組合水溶液；然后將羧甲基纖維素的NaOH/尿素組合水溶液與纖維素的NaOH/尿素組合水溶液按重量比為9∶1～1∶9混合，攪拌均勻得混合溶液，再加入需要量的交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷，經(jīng)化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，置于凝膠溫度下直至形成吸水性纖維素水凝膠，其吸水率為50～1000g/g。這種水凝膠具有很好的鹽敏感性和高吸水性，可以廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)，衛(wèi)生以及醫(yī)藥領(lǐng)域。
文檔編號C08J3/075GK101445609SQ20081019764
公開日2009年6月3日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月14日
發(fā)明者常春雨, 張俐娜 申請人:武漢大學(xué)