[发明专利]一种聚天冬氨酸复合水凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚天冬氨酸复合水凝胶及其制备方法。该方法采用环氧类物质作为交联剂将聚天冬氨酸或其衍生物与生物质类原料进行交联反应，所制得的聚天冬氨酸复合水凝胶分子中含有价格低廉的生物质类原料，兼具较高的吸水倍率和凝胶强度，生产成本低廉，且不会造成环境污染，易于工业化生产，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于高分子水凝胶制备技术领域，涉及一种聚天冬氨酸复合水凝胶及其制备方法。

背景技术

超强吸水性水凝胶是一种能够吸水几十倍甚至几千倍于自身重量的聚合物。聚天冬氨酸水凝胶是以聚天冬氨酸为骨架，通过交联形成网络状结构的聚合物，它具有较高的吸水性能，良好的生物可降解性和生物相容性。目前它被广泛的用于卫生保健用品、固沙剂、农业保水剂、废水处理、化学品的控制释放等重要领域。

现有的聚天冬氨酸水凝胶均是以聚琥珀酰亚胺为原料通过交联反应制得，由于其原料聚琥珀酰亚胺较为昂贵，造成聚天冬氨酸水凝胶的成本居高，从而限制了该产品的应用，尤其是固沙和农业保水育苗等方面的应用。

因此，目前存在的问题是需要研究开发一种生产成本低廉，吸水倍率高，凝胶强度好，且生产过程中不会对环境造成污染的聚天冬氨酸类水凝胶。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种聚天冬氨酸复合水凝胶及其制备方法，该聚天冬氨酸复合水凝胶由聚天冬氨酸或其衍生物与生物质类原料通过交联反应制成，其分子中含有价格低廉的生物质类原料，并具有较高的吸水倍率和凝胶强度，生产成本低廉，具有很好的应用前景。

为此，本发明第一方面提供了一种聚天冬氨酸复合水凝胶，其由聚天冬氨酸类聚合物与生物质类原料通过交联反应制成，所述聚天冬氨酸类聚合物包括聚天冬氨酸和/或聚天冬氨酸衍生物。所述生物质类原料包括豆粕、花生粕、菜籽粕、棉籽粕、纤维素、木质素和木质素磺酸盐中的至少一种。优选所述生物质类原料为豆粕。

在本发明的一些实施例中，所述聚天冬氨酸衍生物包括聚N-羟乙基-D,L-天冬氨酸和/或聚天冬酰肼。

在本发明的另一些实施例中，所述交联剂为环氧类交联剂，其包括乙二醇二 缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚和丙二醇二缩水甘油醚中的至少一种。

根据本发明，所述生物质类原料与聚天冬氨酸类聚合物的质量比为(0.001-1):1；优选所述生物质类原料与聚天冬氨酸类聚合物的质量比为(0.01-1):1；更为优选地，所述生物质类原料与聚天冬氨酸类聚合物的质量比为1:(2-6)；甚至更为优选地，所述生物质类原料与聚天冬氨酸类聚合物的质量比为1:2。

本发明的发明人研究发现，当生物质类原料与聚天冬氨酸类聚合物质量比过大时，生物质类原料与聚天冬氨酸类聚合物无法混合均匀。

在本发明的一些实施例中，所述聚天冬氨酸类聚合物与交联剂的摩尔比为(1-10):1；优选所述聚天冬氨酸类聚合物与交联剂的摩尔比为(3-10):1；进一步优选所述聚天冬氨酸类聚合物与交联剂的摩尔比为(5-8):1。

本发明第二方面提供了如本发明第一方面所述聚天冬氨酸复合水凝胶的制备方法，其包括：

步骤L，将生物质类原料混悬液与聚天冬氨酸类聚合物水溶液混合后制成生物质类原料-聚天冬氨酸混合物；

步骤M，向生物质类原料-聚天冬氨酸混合物中加入交联剂进行交联反应制成凝胶态聚天冬氨酸复合水凝胶。

根据本发明，在步骤L中，聚天冬氨酸类聚合物水溶液的pH值为3-8。优选聚天冬氨酸类聚合物水溶液的pH值为4.8-6。

本发明中，聚天冬氨酸或其衍生物水溶液的pH值可以采用pH调节剂调来进行调节。所述pH调节剂选自盐酸、硫酸、磷酸、醋酸等各种有机无机酸中的一种或者多种的组合。优选pH调节剂为磷酸。