本发明涉及一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶及其制备方法，属于化工技术领域。
背景技术：
水凝胶是一种能在水中溶胀并保持大量水分但又不溶解的具有三维网络结构的高分子材料，作为高吸水材料、外科软组织填充材料、软性角膜接触镜和皮肤移植材料、隔水混凝土填加剂、石油回收堵水剂等在卫生、生物医学、建筑、化工等诸多领域得到广泛的应用。但由于化学交联的聚合物水凝胶有光学透明性差、吸水(脱水)速率低、强度低、脆性大等不足，因而在应用上受到极大限制。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种凹凸棒土复合壳聚糖制备凝胶，凹凸棒土晶体表面富含的大量羟基可与水凝胶中的聚合物基质形成氢键而改善交联结构，提高水凝胶的机械强度；加入二氧化钛可以增强凝胶对紫外线的吸收；盐酸溶液和硫酸锌溶液可以活化凹凸棒土。
为解决上述技术问题，本发明提供一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶，其特征是，包括以下重量份数的组分：
二氧化钛2-5份，凹凸棒土3-6份，壳聚糖5-8份，醋酸酐6-8份，戊二醛4-7份，盐酸溶液10-12份，硫酸锌溶液15-20份，所述盐酸溶液的浓度为1.5-5mol/l，所述硫酸锌溶液的浓度为0.4-1mol/l。
一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)制备凹凸棒土溶液
将0.5-2.5g的凹凸棒土溶于80-100ml的蒸馏水中，搅拌0.5h至溶解均匀，静置放置1小时后过滤掉沉淀，滤液烘干研磨过筛；将研磨后的凹凸棒土超声分散于蒸馏水中，配制成浓度为0.05-0.08g/ml的凹凸棒土分散液。
(2)凹凸棒土溶液的活化
向凹凸棒土分散液中加入盐酸溶液和硫酸锌溶液，进行活化和离子交换吸附；
(3)制备改性的壳聚糖溶液
将0.4-2g的壳聚糖溶于90-100ml的醋酸酐中，搅拌0.5h至溶解均匀，静置放置2h，形成改性的壳聚糖溶液；
(4)制备凹凸棒土复合壳聚糖凝胶
将步骤(2)活化后的凹凸棒土分散液和步骤(3)中改性的壳聚糖溶液混合，分别加入二氧化钛和戊二醛溶液，并于恒温水浴中加热，静置24h后，洗涤，即形成凹凸棒土复合壳聚糖凝胶。
前述的一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶及其制备方法，其特征是，所述步骤(1)中采用磁力搅拌器进行搅拌。
前述的一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶的制备方法，其特征是，所述步骤(1)中烘干温度为100-120℃。
前述的一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶的制备方法，其特征是，所述步骤(1)中过滤方式为抽滤。
前述的一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶的制备方法，其特征是，所述步骤(3)中采用磁力搅拌器进行搅拌。
前述的一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶的制备方法，其特征是，所述步骤(4)中的恒温水浴温度为40-60℃。
前述的一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶的制备方法，其特征是，所述步骤(4)中的洗涤所用的洗涤剂为去离子水。
前述的一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶的制备方法，其特征是，所述步骤(4)中的洗涤次数为3-6次。
本发明通过凹凸棒土复合壳聚糖制备水凝胶，凹凸棒土晶体表面富含的大量羟基可与水凝胶中的聚合物基质形成氢键而改善交联结构，提高水凝胶的机械强度；加入二氧化钛可以增强凝胶对紫外线的吸收；盐酸溶液和硫酸锌溶液可以活化凹凸棒土。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：
一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶，包括以下重量份数的组分：
二氧化钛2份，凹凸棒土3份，壳聚糖5份，醋酸酐6份，戊二醛4份，盐酸溶液10份，硫酸锌溶液15份，所述盐酸溶液的浓度为1.5mol/l，所述硫酸锌溶液的浓度为0.4mol/l。
一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备凹凸棒土溶液
将0.5g的凹凸棒土溶于80ml的蒸馏水中，采用磁力搅拌器搅拌0.5h至溶解均匀，静置放置1小时后过抽滤掉沉淀，滤液100℃烘干研磨过筛；将研磨后的凹凸棒土超声分散于蒸馏水中，配制成浓度为0.05g/ml的凹凸棒土分散液；
(2)凹凸棒土溶液的活化
向凹凸棒土分散液中加入盐酸溶液和硫酸锌溶液，进行活化和离子交换吸附；
(3)制备改性的壳聚糖溶液
将0.4g的壳聚糖溶于90ml的醋酸酐中，磁力搅拌器搅拌0.5h至溶解均匀，静置放置2h，形成改性的壳聚糖溶液；
(4)制备凹凸棒土复合壳聚糖凝胶
将步骤(2)活化后的凹凸棒土分散液和步骤(3)中改性的壳聚糖溶液混合，分别加入二氧化钛（可以增强凝胶对紫外线的吸收）和戊二醛溶液，并于40℃恒温水浴中加热，静置24h后，去离子水洗涤3次，即形成凹凸棒土复合壳聚糖凝胶。
实施例2：
一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶，包括以下重量份数的组分：
二氧化钛3份，凹凸棒土4份，壳聚糖6份，醋酸酐7份，戊二醛5份，盐酸溶液11份，硫酸锌溶液16份，所述盐酸溶液的浓度为2mol/l，所述硫酸锌溶液的浓度为0.5mol/l。
一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备凹凸棒土溶液
将1g的凹凸棒土溶于90ml的蒸馏水中，采用磁力搅拌器搅拌0.5h至溶解均匀，静置放置1小时后过抽滤掉沉淀，滤液100℃烘干研磨过筛；将研磨后的凹凸棒土超声分散于蒸馏水中，配制成浓度为0.06g/ml的凹凸棒土分散液；
(2)凹凸棒土溶液的活化
向凹凸棒土分散液中加入盐酸溶液和硫酸锌溶液，进行活化和离子交换吸附；
(3)制备改性的壳聚糖溶液
将0.8g的壳聚糖溶于95ml的醋酸酐中，磁力搅拌器搅拌0.5h至溶解均匀，静置放置2h，形成改性的壳聚糖溶液；
(4)制备凹凸棒土复合壳聚糖凝胶
将步骤(2)活化后的凹凸棒土分散液和步骤(3)中改性的壳聚糖溶液混合，分别加入二氧化钛（可以增强凝胶对紫外线的吸收）和戊二醛溶液，并于45℃恒温水浴中加热，静置24h后，去离子水洗涤4次，即形成凹凸棒土复合壳聚糖凝胶。
实施例3：
一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶，包括以下重量份数的组分：
二氧化钛4份，凹凸棒土5份，壳聚糖7份，醋酸酐7.5份，戊二醛6份，盐酸溶液11.5份，硫酸锌溶液17份，所述盐酸溶液的浓度为2mol/l，所述硫酸锌溶液的浓度为0.5mol/l。
一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备凹凸棒土溶液
将1.5g的凹凸棒土溶于90ml的蒸馏水中，采用磁力搅拌器搅拌0.5h至溶解均匀，静置放置1小时后过抽滤掉沉淀，滤液100℃烘干研磨过筛；将研磨后的凹凸棒土超声分散于蒸馏水中，配制成浓度为0.07g/ml的凹凸棒土分散液；
(2)凹凸棒土溶液的活化
向凹凸棒土分散液中加入盐酸溶液和硫酸锌溶液，进行活化和离子交换吸附；
(3)制备改性的壳聚糖溶液
将1.2g的壳聚糖溶于100ml的醋酸酐中，磁力搅拌器搅拌0.5h至溶解均匀，静置放置2h，形成改性的壳聚糖溶液；
(4)制备凹凸棒土复合壳聚糖凝胶
将步骤(2)活化后的凹凸棒分散液和步骤(3)中改性的壳聚糖溶液混合，分别加入二氧化钛（可以增强凝胶对紫外线的吸收）和戊二醛溶液，并于110℃恒温水浴中加热，静置24h后，去离子水洗涤5次，即形成凹凸棒土复合壳聚糖凝胶。
实施例4：
一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶，包括以下重量份数的组分：
二氧化钛5份，凹凸棒土6份，壳聚糖8份，醋酸酐8份，戊二醛7份，盐酸溶液12份，硫酸锌溶液20份，所述盐酸溶液的浓度为5mol/l，所述硫酸锌溶液的浓度为1mol/l。
一种凹凸棒土复合壳聚糖凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备凹凸棒土溶液
将2.5g的凹凸棒土溶于100ml的蒸馏水中，采用磁力搅拌器搅拌0.5h至溶解均匀，静置放置1小时后过抽滤掉沉淀，滤液120℃烘干研磨过筛；将研磨后的凹凸棒土超声分散于蒸馏水中，配制成浓度为0.08g/ml的凹凸棒土分散液；
(2)凹凸棒土溶液的活化
向凹凸棒土分散液中加入盐酸溶液和硫酸锌溶液，进行活化和离子交换吸附；
(3)制备改性的壳聚糖溶液
将2g的壳聚糖溶于100ml的醋酸酐中，磁力搅拌器搅拌0.5h至溶解均匀，静置放置2h，形成改性的壳聚糖溶液；
(4)制备凹凸棒土复合壳聚糖凝胶
将步骤(2)活化后的凹凸棒分散液和步骤(3)中改性的壳聚糖溶液混合，分别加入二氧化钛（可以增强凝胶对紫外线的吸收）和戊二醛溶液，并于60℃恒温水浴中加热，静置24h后，去离子水洗涤6次，即形成凹凸棒土复合壳聚糖凝胶。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。