本发明涉及凝胶材料清洁合成领域，特别是涉及一种环保水凝胶的制备方法及性质。
背景技术：
：环保水凝胶是一种利用天然聚合物制备的功能性凝胶材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性，在生物医药、医学、组织工程等领域中得到了广泛应用，如可作为组织填充剂、药物缓释剂、人工血浆、人造皮肤、组织工程支架材料等。近年来，水凝胶的制备手段越来越丰富。其中最为传统的一种方法是水浴加热法，虽然操作简单，成本较低，但是具有合成时间长、速度慢、收率低以及性能不均匀等特点。高能辐射交联法是指通过x射线、伽马射线、紫外线等高能量的光源引发高分子链间的相互作用，这一方法不需要使用有毒的化学交联剂，可以省去水凝胶消毒工序，合成效率高，但所需设备一般都价格昂贵。电信号诱导制备水凝胶，操作方便，不需要在不同溶液之间转移半成品，设备价格低廉，因此具有应用于大规模生产的潜力，但是这种方法所使用的聚合物溶液必须能够响应电信号，从而限制了它的应用范围。冰模板法的技术核心是低温工艺，包括冷冻、在冷冻状态下储存一定时间、解冻三个阶段，通过这三个阶段的循环制备得到水凝胶，这种方法可以通过对结晶冰的形态控制定向调控水凝胶三维网络的孔结构，但是操作十分复杂。因此，开发绿色高效的环境友好型水凝胶的制备方法具有十分迫切的现实意义。在天然聚合物中，淀粉由于具有生物可降解性、生物相容性、易改性和丰富性等特点，成为了制备环保水凝胶的理想材料。氧化淀粉是由原淀粉采用化学方法变性得到的一种淀粉衍生物，氧化淀粉的热稳定性增加，糊透明，成膜性好，抗冻融性好，具有比原淀粉更多更适应社会发展需求的应用性能，已广泛应用于纺织、造纸、食品及精细化工行业。要想形成水凝胶的三维网络结构一方面需要含大量亲水基团的高分子聚合物，另一方面为了让水凝胶能够具有一定强度的力学性能，需要一定量的交联剂和引发剂与高分子聚合物进行化学交联制成水凝胶。现阶段大多数报道中都是利用高分子交联剂和高分子引发剂去制备凝胶材料的，虽然确保了水凝胶的性能，但是大多数都成本较高，且有一定毒性，所以选取绿色无毒的单分子交联剂和引发剂是十分必要的。羟基乙酸是含有羟基和羧基的有机单分子化合物，广泛存在于自然界中，尤其是甜菜、甘蔗以及未成熟的葡萄里，因其具有良好的抗菌性、杀菌性以及生物可降解性而广泛应用于有机合成、印染及医学领域中。氨基酸是构成动物营养所需蛋白质的基本物质，是含有碱性氨基和酸性羧基的有机单分子化合物，广泛应用于生物医药、医学、食品等领域中。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有水凝胶产品及生产技术存在的不足，提出了一种利用绿色无毒的单分子交联剂，通过高效快速、操作简单的微波辅助合成制得具有较好粘弹性和抗菌性的三组分化学交联环保水凝胶的制备方法。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：将糊化后的氧化淀粉、氨基酸溶液和羟基乙酸溶液混合均匀后，放置到微波反应器中，以一定的微波反应温度、功率和时间进行反应，得到的透明均相溶液倒入自制模具中，室温下密封静置一天成型,得到三组分化学交联环保水凝胶。上述中，糊化后的氧化淀粉用量占原料总质量的6.90—7.35%，优选7.14—7.30%。氨基酸溶液的用量占原料总质量的0.74—6.90%，优选1.46—3.57%。羟基乙酸用量占原料总质量的12.07—12.87%，优选12.50—12.77%。微波反应温度为65—80℃，优选70—75℃。微波反应功率为375—675w，优选450—600w。微波反应时间为5—60min，优选20—50min。与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：1.本发明所用的交联剂羟基乙酸和氨基酸都属于绿色无毒的单分子交联剂，且价廉易得；2.利用微波辅助反应制备一种三组份化学交联环保水凝胶，操作简单、反应条件易于控制、反应条件温和、反应速度快且生产成本低；3.本发明利用微波辅助合成制备的一种三组份化学交联环保水凝胶性能优良，在最佳制备参数下，其溶胀性能（溶胀平衡比为8.2）和粘弹性（弹性模量为8.90x104），符合商业产品应用的质量标准。具体实施方式为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。有关水凝胶的测定方法如下：1.溶胀平衡比：将实施例1、2、3、4制备的水凝胶放置在冰箱中冷冻一定时间后，将处于冷冻状态的凝胶放置在冷冻干燥机中干燥24小时后，可以得到完全不含水的干凝胶并称重（m0）。然后在20℃条件下将干凝胶浸入去离子水中，每隔一段时间取出一次称重，直至溶胀到恒重，即达到溶胀平衡状态，用滤纸吸干表面水分后称重（ms）。通过下式计算水凝胶的溶胀平衡比:sr=(ms-m0)/m02.粘弹性：将实施例1、2、3、4制备的水凝胶切割成一定大小的长条状，用游标卡尺分别量取样品条的原长（l0）、宽度和厚度，样品条的宽度和厚度相乘就可以得到其横截面积（a），然后在样品条两端分别夹好固定夹，其中一端固定，另一端垂直悬挂一定质量的砝码（m），记录样品条的拉伸长度,重复三次取平均值，用样品条拉伸长度的平均值减去样品条原长就得到了样品条在拉力f作用下的伸长量（△l）。根据胡克定律的公式计算出样品的杨氏模量：实施例1首先，取10g氧化淀粉加入50ml沸水后不断搅拌得到糊化后的氧化淀粉，然后另取50ml沸水加入2g氨基酸得到氨基酸溶液，将二者与25ml羟基乙酸溶液（70wt%）混合均匀后放入微波反应器中，在微波反应温度为70℃，反应功率为525w下反应40min，得到透明均相溶液倒入自制模具中，室温下密封静置24小时后固化成型，得到水凝胶h1,按照规定的方法测定溶胀平衡比和粘弹性。实施例2首先，取10g氧化淀粉加入50ml沸水后不断搅拌得到糊化后的氧化淀粉，然后另取50ml沸水加入3g氨基酸得到氨基酸溶液，将二者与25ml羟基乙酸溶液（70wt%）混合均匀后放入微波反应器中，在微波反应温度为70℃，反应功率为525w下反应40min，得到透明均相溶液倒入自制模具中，室温下密封静置24小时后固化成型，得到水凝胶h2,按照规定的方法测定溶胀平衡比和粘弹性。实施例3首先，取10g氧化淀粉加入50ml沸水后不断搅拌得到糊化后的氧化淀粉，然后另取50ml沸水加入4g氨基酸得到氨基酸溶液，将二者与25ml羟基乙酸溶液（70wt%）混合均匀后放入微波反应器中，在微波反应温度为70℃，反应功率为525w下反应40min，得到透明均相溶液倒入自制模具中，室温下密封静置24小时后固化成型，得到水凝胶h3,按照规定的方法测定溶胀平衡比和粘弹性。实施例4首先，取10g氧化淀粉加入50ml沸水后不断搅拌得到糊化后的氧化淀粉，然后另取50ml沸水加入5g氨基酸得到氨基酸溶液，将二者与25ml羟基乙酸溶液（70wt%）混合均匀后放入微波反应器中，在微波反应温度为70℃，反应功率为525w下反应40min，得到透明均相溶液倒入自制模具中，室温下密封静置24小时后固化成型，得到水凝胶h4,按照规定的方法测定溶胀平衡比和粘弹性。根据实施例1、2、3、4得到的水凝胶的溶胀平衡比和弹性模量如下表所示。样品编号溶胀平衡比弹性模量（x104）h17.48.2h28.28.9h38.07.1h47.65.7以上所述，仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，均应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3