[发明专利]弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法

说明书

本发明公开了一种弹性魔芋葡甘聚糖‑氧化石墨烯海绵的制备方法，包括：将魔芋葡甘聚糖加入氧化石墨烯水溶液中，搅拌，超声，得到魔芋葡甘聚糖‑氧化石墨烯混合溶液；将混合溶液预冷，然后放入冰模定向冷冻装置中冷冻，直到魔芋葡甘聚糖‑氧化石墨烯混合溶液凝固成冷冻体，再进行冷冻干燥，制成魔芋葡甘聚糖‑氧化石墨烯海绵干燥体；将魔芋葡甘聚糖‑氧化石墨烯海绵干燥体置于碱溶液中，采用水热法进行反应，然后用去离子水冲洗至中性，冷冻干燥，即制得弹性魔芋葡甘聚糖/氧化石墨烯海绵。本发明制备的魔芋葡甘聚糖‑石墨烯海绵具有压缩回弹性良好，天然可降解的特点，可广泛应用于液体过滤、净化分离、吸声减震、化妆品、外包装材料等方面。

技术领域

本发明属于高分子材料制备领域，具体涉及一种弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法。

背景技术

海绵，是一种多孔材料，在日常生活中应用广泛。人们常用的海绵由木纤维素纤维或发泡塑料聚合物制成。另外，也有由海绵动物制成的天然海绵，大多数天然海绵用于身体清洁或绘画。另外，还有三类其他材料制成的合成海绵，分别为低密度聚醚(不吸水海绵)、聚乙烯醇(高吸水材料，无明显气孔)和聚酯。现有的海绵制品生产技术发展已较为成熟，产量和消耗量巨大，但原料来源为不可再生的石油资源，生产过程不环保，海绵废弃后不易降解，长期不加节制的生产、消耗和废弃该类海绵，必将给生态环境和人类健康带来严重危害。

魔芋葡甘露聚糖是继淀粉、纤维素之后的又一种生物可降解的天然大分子材料，由甘露糖和葡萄糖聚合而成。魔芋葡甘聚糖是一种高分子量，无毒的非离子多糖，在中国长期以来被作为健康食品。近年来，研究人员对其的结构和性质做了很多研究，结果发现魔芋葡甘聚糖分子中包含葡萄糖和甘露糖，以β-1，4-糖苷键连接，甘露糖和葡萄糖的比例为1.6∶1，同时在甘露糖C-3位上存在短支链结构，大约每32个糖残基上有3个左右支链，支链只有几个残基长度，而在C-6位上存在乙酰基团，约每19个糖残基上存在1个乙酰基，以酯的方式结合。除此之外，发现它具有许多良好的性质，例如强的吸水性，增稠性，凝胶性，生物相容性，生物可降解性等，在海绵体的制备技术领域，其存在潜在的应用价值。

氧化石墨烯是在2004年由英国学者在实验室首次发现的石墨烯基础上经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米，因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。但是，具有海绵状的石墨烯材料的机械性能差，特别是难以在大尺寸条件下保持原有结构，因此极大的限制了其作为海绵材料的应用范围，

现有技术中通过单一的魔芋葡甘露聚糖或氧化石墨烯来制备海绵，其功能性欠缺，导致其应用领域比较窄。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种弹性魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将魔芋葡甘聚糖加入质量百分比浓度为0.01％～0.1％的氧化石墨烯水溶液中，搅拌0.5～1小时，超声1～2小时，得到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液；所述氧化石墨烯与魔芋葡甘聚糖的质量比为1：10～100；

步骤二、将混合溶液放在0～4℃的冰箱中冷却0.5～1小时，预冷后放入冰模定向冷冻装置中冷冻，直到魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯混合溶液凝固成冷冻体，再进行冷冻干燥，干燥2～3天，制成魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体；

步骤三、将魔芋葡甘聚糖-氧化石墨烯海绵干燥体置于质量百分比浓度为0.56～2.8％的碱溶液中，采用水热法进行反应，然后用去离子水冲洗至中性，冷冻干燥2～3天，即制得弹性魔芋葡甘聚糖/氧化石墨烯海绵。