一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶及其制备和应用，以淀粉和蒙脱石为基质通过反相乳液法制备的具有吸附特性的复合水凝胶，具备反应条件温和、制备方法简单和生物相容性好等特点，产品绿色无污染且成本低廉，有利于大规模生产，对废水中抗生素的吸附领域具有广泛的应用前景。泛的应用前景。泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶及其制备和应用


[0001]本专利技术涉及复合材料
，具体涉及一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶及其制备和应用。

技术介绍

[0002]水凝胶是一种在水溶液中能够溶胀的具有三维网状结构的高分子材料，其溶胀能力可达自身重量的1000倍以上。由于水凝胶具有良好的吸水性、保水性、吸水速度快等优点被广泛应用于食品工业(例如增粘剂等)、制药工业(例如控制释放制剂等)、农业相关领域(例如水分、肥料或农药等缓释)、电子仪器(例如防腐和短路等)、生物医学(例如人造器官等)、生物工程(例如生物分子固定)、兽医、摄影技术以及废水处理等领域。水凝胶中含有大量的离子或非离子官能团，可以吸附废水中的重金属、抗生素或染料等。
[0003]淀粉作为一种重要的农业产品，是仅次于纤维素的第二大类多糖，因其具有价格低廉、来源丰富、可再生、低毒、生物相容性好和可生物降解的特点，广泛应用于食品、动物饲料、化工、化石、纺织、造纸等领域。但淀粉本身较差的水溶性和加工耐受性低限制了其更广阔的发展前景。因此，对淀粉进行物理或者化学改性成为拓宽其应用领域的研究方向。近年来，以淀粉为基质制备的水凝胶具有良好的生物相容性和生物可降解性，符合可持续发展的要求。
[0004]蒙脱石作为在自然环境中种类众多、分布广泛和储量丰富的矿产资源，因其独特的层状结构、大的比表面积、特殊的吸水溶胀性及离子交换性能常作为插层柱状材料备受关注，通过改变蒙脱石结构和性质以开发新的功能性材料。近年来，聚合物/黏土水凝胶复合材料因其成本低、表面积大、阳离子交换容量大而广受欢迎，将该水凝胶材料应用于废水处理领域，无疑具有重要的理论研究意义和实际应用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为解决上述技术问题及不足，提供一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶及其制备和应用，以淀粉和蒙脱石为基质通过反相乳液法制备的具有吸附特性的复合水凝胶，具备反应条件温和、制备方法简单和生物相容性好等特点，产品绿色无污染且成本低廉，有利于大规模生产，对废水中抗生素的吸附领域具有广泛的应用前景。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶的制备方法，以淀粉和蒙脱石为基质，在反相乳液体系中加入单体进行接枝聚合反应，制备得到复合水凝胶。
[0007]作为本专利技术一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶的制备方法的进一步优化：具体包括以下步骤：
[0008]S1、对淀粉进行糊化，在糊化过程中将蒙脱石均匀分散于液体中，得到稳定水相，备用；
[0009]S2、在分散介质中加入复合乳化剂，得到稳定油相，备用；
[0010]S3、将水相缓慢加入油相中，形成均匀的乳液体系，在乳液体系中依次加入引发剂、单体和交联剂，反应后得到复合水凝胶。
[0011]作为本专利技术一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶的制备方法的进一步优化：还包括步骤S4，具体为：将步骤S3制得的复合水凝胶经水浸、洗涤、抽滤及真空干燥，得到去杂后的复合水凝胶。
[0012]作为本专利技术一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶的制备方法的进一步优化：所述步骤S3的反应温度为55
‑
100℃，反应时间为2
‑
4h。
[0013]作为本专利技术一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶的制备方法的进一步优化：所述淀粉为可溶性淀粉，淀粉与蒙脱石的加入质量之比为9：1，分散介质为液体石蜡、环己烷和煤油中的一种或几种，复合乳化剂为是Span80、Span60等Span系列与Tween系列或OP系列复配的混合物，复合乳化剂的HLB值在3
‑
8之间。
[0014]作为本专利技术一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶的制备方法的进一步优化：所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵中的一种或几种，引发剂的加入量为单体质量的8
‑
20％。
[0015]作为本专利技术一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶的制备方法的进一步优化：所述单体为丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酰胺和2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙烷磺酸中的一种或几种，单体与淀粉和蒙脱石的加入总量之比为5：1。
[0016]作为本专利技术一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶的制备方法的进一步优化：所述交联剂为N，N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯或环氧氯丙烷，交联剂的加入量为单体质量的0.2
‑
0.8％。
[0017]一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶，具有三维网状结构，由上述制备方法得到。
[0018]一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶在作为抗生素吸附剂处理废水中的应用。
[0019]本专利技术具有以下有益效果：
[0020]1、本专利技术利用反相乳液法制备具有三维网状结构复合水凝胶，不仅具有聚合速度快和产品分子量大的特点，而且复合水凝胶的淀粉和单体中含有的大量亲水性官能团，对于废水中抗生素的吸附机理在于氢键作用，该应用具有良好的发展前景。
[0021]2、本专利技术的复合水凝胶中加入有黏土矿物质蒙脱石，蒙脱石的加入能够提高具有多孔性和亲水性复合水凝胶的力学机械性能，使复合水凝胶具有机械性能好、稳定性强、吸附能力好的特点。
[0022]3、本专利技术采用生物降解材料淀粉和环境友好材料蒙脱石为原料，蒙脱石和淀粉来源广泛、价格低廉、生物相容性好、绿色无污染且成本低廉，有利于大规模生产。
附图说明
[0023]图1为实施例1制备得到复合水凝胶材料的红外谱图；
[0024]图2为实施例1制备得到复合水凝胶材料的X射线衍射图；
[0025]图3为实施例1制备得到复合水凝胶材料的扫描电镜图；
[0026]图4为实施例1制备得到复合水凝胶材料的溶胀度与溶胀次数的关系图。
具体实施方式
[0027]下面将结合具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0028]一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶的制备方法，具体包括以下步骤：
[0029]S1、对淀粉进行糊化，在糊化过程中将蒙脱石均匀分散于液体中，得到稳定水相，备用。
[0030]淀粉为可溶性淀粉(玉米淀粉、红薯淀粉、芋头淀粉等)，淀粉与蒙脱石的加入质量之比为9：1。
[0031]淀粉糊化温度不超过90℃。
[0032]S2、在分散介质中加入复合乳化剂，得到稳定油相，备用；
[0033]要求复合乳化剂的HLB值在3
‑
8之间，乳化剂质量占分散介质质量的5％；
[0034]分散介质为液体石蜡、环己烷和煤油中的一种或几种。
[0035]复合乳化剂为是Span80、Span60、Tween80、Tween60和OP
‑
10的任意混合物，复配比例可以根据需要进行调整。
[0036]S3、将水相缓慢加入油相中，形成均匀的乳液体系，在乳液体系中依次加入引发剂、单体和交联剂，反应后得到复合水凝胶。
[0037]其中，反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种淀粉/蒙脱石基复合水凝胶的制备方法，其特征在于：以淀粉和蒙脱石为基质，在反相乳液体系中加入单体进行接枝聚合反应，制备得到复合水凝胶。2.如权利要求1所述淀粉/蒙脱石基复合水凝胶的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：S1、对淀粉进行糊化，在糊化过程中将蒙脱石均匀分散于液体中，得到稳定水相，备用；S2、在分散介质中加入复合乳化剂，加热搅拌得到稳定油相，备用；S3、将水相缓慢加入油相中，形成均匀的乳液体系，在乳液体系中依次加入引发剂、单体和交联剂，反应后得到复合水凝胶。3.如权利要求2所述淀粉/蒙脱石基复合水凝胶的制备方法，其特征在于：还包括步骤S4，具体为：将步骤S3制得的复合水凝胶经水浸、洗涤、抽滤及真空干燥，得到去杂后的复合水凝胶。4.如权利要求2所述淀粉/蒙脱石基复合水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤S3的反应温度为55
‑
100℃，反应时间为2
‑
4h。5.如权利要求2所述淀粉/蒙脱石基复合水凝胶的制备方法，其特征在于：所述淀粉为可溶性淀粉，淀粉与蒙脱石的加入质量之比为9：1，分散介质为液体石蜡、环己烷和煤油中的一种或几种，复合乳化剂为是Span80、Span60等...

【专利技术属性】
技术研发人员：申艳敏，刘文举，白红娟，党丹，赵培侠，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：