一種聚乙烯醇-殼聚糖-氧化石墨烯海綿及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚乙烯醇-殼聚糖-氧化石墨烯海綿及其制備方法，屬于高分子材料科學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]聚乙烯醇是目前產(chǎn)量最大的水溶性高分子，是具有半結(jié)晶結(jié)構(gòu)的白色粉末狀高分子，具有良好的組織相容性，無毒副作用。聚乙烯醇能形成柔韌性好，抗張強(qiáng)度高的膜。聚乙烯醇分子鏈上的羥基可以與羰基化合物的羰基發(fā)生反應(yīng)生成縮醛化合物，其中聚乙烯醇縮甲醛海綿材料具有一定的吸水能力，吸液后海綿具有可壓縮回彈性，因而在醫(yī)療衛(wèi)生、日益清潔等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。
[0003]殼聚糖是甲殼素部分脫乙酰后的產(chǎn)物，是一類結(jié)構(gòu)類似于纖維素的堿性氨基多糖大分子。殼聚糖具有生物相容性好、來源豐富等優(yōu)點(diǎn)，是環(huán)境可再生資源。殼聚糖的糖苷鍵是半縮醛結(jié)構(gòu)，對酸不穩(wěn)定，使其能溶于酸性溶液，殼聚糖上的氨基通過結(jié)合負(fù)電子來抑制細(xì)菌。殼聚糖的抑制細(xì)菌活性，使其在醫(yī)藥、環(huán)保、化妝品和食品等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
[0004]石墨烯是一種新型二維納米材料，它的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形，厚度僅為一個碳原子層，具有優(yōu)異的物理性能。但是石墨烯容易在溶液中與固體狀態(tài)下聚集，從而極大程度地限制了石墨烯的應(yīng)用。而氧化石墨烯作為石墨烯的氧化物，其表面含有大量的羥基、羧基、羰基與環(huán)氧基等官能團(tuán)，很容易分散在水或有機(jī)溶劑中，有利于其均勻分散及成型加工。
[0005]目前研究主要集中在純聚乙烯醇海綿上，對于聚乙烯醇-殼聚糖海綿的報道較少，聚乙烯醇-殼聚糖海綿的吸水能力有待進(jìn)一步提高，濕態(tài)壓縮性能有待進(jìn)一步優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述存在的問題與缺陷，本發(fā)明提供一種聚乙烯醇-殼聚糖-氧化石墨烯海綿及其制備方法，制備的海綿具有良好的吸水能力與吸有機(jī)液體能力，濕態(tài)海綿有良好的柔韌性和粘彈性，生物相容性好，并且具有成本低、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種聚乙烯醇-殼聚糖-氧化石墨烯海綿，其組分及其組分含量為:聚乙烯醇10-15 %，殼聚糖1-3 %、無機(jī)酸6-10 %，甲醛15-20 %，發(fā)泡劑1-3%，氧化石墨烯0.1-1%和水余量。
[0008]按上述方案，所述的無機(jī)酸為鹽酸或硫酸。
[0009]按上述方案，所述的發(fā)泡劑為正戊烷、正己烷、正庚烷、異丁烷或異戊烷中的一種或多種的混合。
[0010]所述的聚乙烯醇-殼聚糖-氧化石墨烯海綿的制備方法，包括以下步驟:先將聚合度在1700-2400的聚乙烯醇在80-95°C的熱水中溶解，得到聚乙烯醇水溶液;再往聚乙烯醇水溶液中依次加入殼聚糖、氧化石墨烯、發(fā)泡劑、無機(jī)酸與甲醛，攪拌混合，各原料所占重量百分比:聚乙烯醇10-15%，殼聚糖1-3%、無機(jī)酸6-10%，甲醛15-20%，發(fā)泡劑1-3%，氧化石墨烯0.1-1 %和水余量;把混合液倒入模具，固化成型，即得到聚乙烯醇-殼聚糖-氧化石墨稀海綿。
[0011 ]按上述方案，所述的攪拌混合溫度在25-35°C，攪拌混合時間為0.5-2小時。
[0012]按上述方案，固化成型的溫度為50_75°C，固化成型時間為6-12小時。
[0013]按上述方案，所述的無機(jī)酸為鹽酸或硫酸。
[0014]按上述方案，所述的發(fā)泡劑為正戊烷、正己烷、正庚烷、異丁烷或異戊烷中的一種或多種的混合。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下顯著特點(diǎn):
[0016]I)通過共混、發(fā)泡、縮醛化、固化等工藝，將聚乙烯醇、殼聚糖與氧化石墨烯三種材料制成復(fù)合海綿，使得所制備的海綿具有三種材料單獨(dú)使用時不具備的優(yōu)點(diǎn)；
[0017]2)表面還有含氧官能團(tuán)的氧化石墨烯參與縮醛化反應(yīng)，提高了海綿的吸水能力，改善了海綿的壓縮性能。聚乙烯醇-殼聚糖-氧化石墨烯海綿的吸水倍率在1410 %以上，最高達(dá)到1920%，約是目前普通聚乙烯醇-殼聚糖海綿的二至四倍。濕態(tài)壓縮模量在40-60KPa之間，具有軟硬度合適，壓縮回彈性良好等優(yōu)點(diǎn)；
[0018]3)通過調(diào)控海綿配方中各組分的含量，可調(diào)控海綿的吸水能力、吸有機(jī)液體能力、濕態(tài)壓縮模量等性能。
【具體實施方式】
[0019]為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
[0020]實施例1:
[0021]先將聚合度為1700的聚乙烯醇在90°C的熱水中溶解，得到聚乙烯醇水溶液;再往聚乙烯醇水溶液中依次加入殼聚糖、氧化石墨烯、正戊烷、鹽酸與甲醛，在30°C下攪拌混合0.5小時，各原料所占重量百分比，聚乙烯醇1 %，殼聚糖I %、鹽酸6 %，甲醛15 %，正戊烷1.5%,氧化石墨烯0.5 %和水余量;把混合液倒入模具，在60°C下固化成型6小時，得到聚乙烯醇-殼聚糖-氧化石墨烯海綿。所得聚乙烯醇-殼聚糖-氧化石墨烯海綿的吸水倍率為1623%，吸大豆油倍率為2312%，濕態(tài)壓縮模量為48.7KPa，在濕態(tài)下具有優(yōu)良的壓縮回復(fù)性能。
[0022]實施例2:
[0023]先將聚合度為1900的聚乙烯醇在85°C的熱水中溶解，得到聚乙烯醇水溶液;再往聚乙烯醇水溶液中依次加入殼聚糖、氧化石墨烯、正己烷、鹽酸與甲醛，在32°C下攪拌混合I小時，各原料所占重量百分比，聚乙烯醇12 %，殼聚糖1.5 %、鹽酸7 %，甲醛15 %，正己烷1.5%,氧化石墨烯0.6 %和水余量;把混合液倒入模具，在65°C下固化成型8小時，得到聚乙烯醇-殼聚糖-氧化石墨烯海綿。所得聚乙烯醇-殼聚糖-氧化石墨烯海綿的吸水倍率為1542%，吸栗油倍率為2237%，濕態(tài)壓縮模量為52.6KPa，在濕態(tài)下具有優(yōu)良的壓縮回復(fù)性會K。
[0024]實施例3:
[0025]先將聚合度為2400的聚乙烯醇在90°C的熱水中溶解，得到聚乙烯醇水溶液;再往聚乙烯醇水溶液中依次加入殼聚糖、氧化石墨烯、異戊烷、硫酸與甲醛，在28°C下攪拌混合1.5小時，各原料所占重量百分比，聚乙烯醇10 %，殼聚糖2 %、硫酸80 %，甲醛15 %，異戊烷1.5%,氧化石墨烯0.2 %和水余量;把混合液倒入模具，在70°C下固化成型10小時，得到聚乙烯醇-殼聚糖-氧化石墨烯海綿。所得聚乙烯醇-殼聚糖-氧化石墨烯海綿的吸水倍率為1442%,吸氯仿倍率為3124%,濕態(tài)壓縮模量為56.8KPa，在濕態(tài)下具有優(yōu)良的壓縮回復(fù)性會K。
[0026]實施例4:
[0027]先將聚合度為1700的聚乙烯醇在80°C的熱水中溶解，得到聚乙烯醇水溶液;再往聚乙烯醇水溶液中依次加入殼聚糖、氧化石墨烯、正庚烷、硫酸與甲醛，在30°C下攪拌混合2小時，各原料所占重量百分比，聚乙烯醇15%，殼聚糖2%、硫酸8%，甲醛16%，正庚烷3%，氧化石墨烯0.8 %和水余量;把混