佟晓磊（西北民族大学化工学院，甘肃兰州 730100）

甲壳质类水凝胶的制备及性能研究

佟晓磊
（西北民族大学化工学院，甘肃兰州 730100）

水凝胶是指具有高吸水保水性能的一种亲水性高分子材料。甲壳质类水凝胶的制备过程：把甲壳质溶解于醋酸溶液中，对得到的溶液进行过滤，然后加入戊二醛进行搅拌，最后放入恒温箱恒温一定时间后即得产品甲壳质类水凝胶。

甲壳质；水凝胶；戊二醛

1　绪论

1.1水凝胶的概述

水凝胶指的是高分子链通过相互之间的交联作用而形成网状的构造，它们可以吸取大量的液体使自身得到溶胀的同时维持其网状结构的能力，一般有亲水基团或亲水的链段的存在，导致它们在水环境中可以与水结合。但是由于交联网络的存在阻止了水凝胶在水中的溶解，使得其显著地溶胀但却不溶解于水［1］。

1.2水凝胶的制备

制备水凝胶就是让其生成交联高分子。交联高分子的交联结构能够分成两大类，一类是分子间作用结合而成，另一类是生成共价键。经过第一类方法生产的水凝胶被称作物理水凝胶，经过第二类生成的水凝胶被称作化学水凝胶。能够成为水凝胶的条件务必满足以下两种要素：①单体、高分子化合物、或者是单体和高分子化合物的体系中的其中一种作为合成水凝胶的原料。②高分子链上要有能够生成交联高分子的交联网络结构以及大量的亲水基团［2］。

2　甲壳质类水凝胶的制备

2.1实验部分

2.1.1实验步骤

（1）制备甲壳质类水凝胶

用分析天平精确称2g的甲壳质，将其与30mL的4%的稀醋酸溶液混合，搅拌溶解后，进行过滤，将配制成10mL的4%的戊二醛加入其中，使用搅拌器进行搅拌，放入已调节至50℃的恒温箱中，经过2h恒温处理，就可以得到相应的水凝胶；然后再在室温的条件下，放置2d得到最终产物甲壳质类水凝胶。

（2） 测定甲壳质类水凝胶的溶胀度［3，4］

用分析天平精确称取3g水凝胶，溶胀在有去离子水的容器中，直至达到平衡，除去过多的水，将水凝胶进行干燥，放置分析天平上量其质量，根据以下公式计算产品溶胀度。

式中SC为水凝胶的溶胀度（%）；Ws为凝胶在去离子水中平衡时的重量（g）；Wd为凝胶未浸泡时重量（g）。

（3）测定甲壳质类水凝胶的硬度

用硬度测试仪QTS-25 Texture Aualyser对样品进行硬度的测试，把压头的下降速度设置成10cm/s，当压头将样品表面压至8mm左右时，即测得硬度（g），将其测试3次，算出3次的平均值。

2.2影响水凝胶溶胀度和硬度的因素

（1）甲壳质浓度

把30mL的甲壳质溶液的浓度分别配制成2%、4%、6%、8%、10%、12%，加入配制好浓度为3%戊二醛溶液10mL，在反应温度为50℃下进行反应，称取以上各3g左右制备好的甲壳质水凝胶，在去离子水中进行溶胀，直至平衡，然后测定其平衡溶胀度，图1展现了甲壳质浓度对溶胀度的影响。

以相同的方法制备甲壳质水凝胶，放入到已调节至55℃的恒温水浴槽中，恒温2h后，放置于室温条件下1d后测试其硬度，图2展现了甲壳质浓度对凝胶硬度的影响。

图1　甲壳质浓度对溶胀度的影响

图2　甲壳质浓度对凝胶硬度的影响

根据图1和图2可知，水凝胶硬度与甲壳质浓度成正比，当甲壳质浓度为12%时最大；而溶胀度与甲壳质浓度成反比。当浓度超过一定范围时，链间氢键的数目就会增加，进而导致聚合物的硬度上升使得溶胀度下降。

（2）戊二醛浓度

把10mL戊二醛的浓度各制作成1%、2%、3%、4%、5%、6%，加入在已配制好浓度为4%的甲壳质溶液30mL，放入已调节至50℃的恒温水浴槽中，恒温2h后，称取各3g左右的制备好的甲壳质水凝胶，溶胀于去离子水中，直至平衡，测量其平衡溶胀度，图3展现了戊二醛浓度对溶胀度的影响。

以相同的方法制备甲壳质水凝胶，放入到已调节至55℃的恒温水浴槽中，恒温2h后，放置于常温条件下1d后测试凝胶硬度，图4展现了甲壳质浓度对凝胶硬度的影响。

根据图3和图4可知，水凝胶的溶胀度与戊二醛浓度成反比，有明显的下降趋势。而水凝胶的硬度与戊二醛浓度成正比，有明显的上升趋势。由于水凝胶含有大量的亲水基，戊二醛浓度不断的增加，导致交联程度变大，而凝胶硬度受交联度的影响也会随之变大。

图3　戊二醛浓度对溶胀度的影响

图4　戊二醛浓度对凝胶硬度的影响

［1］ Masayuki Tomida，Masayoshi Yabe.［J］.Polymer，1997，（38）：2791～2795.

Study on Preparation and Properties of Chitin Hydrogels

Tong Xiao-lei

Hydrogel is a kind of hydrophilic polymer material with high water absorption and water retention properties.Chitin hydrogel preparation process：the chitin dissolved in acetic acid solution，to obtain the solution filter，then stir with glutaraldehyde，and finally into the thermostat for a certain period of time after the product of chitin hydrogel.

chitosan；hydrogel；glutaraldehyde

O631.3

A

1003-6490（2016）05-0144-02

2016-05-10

佟晓磊（1994—），男，河北承德人，本科在读，主要从事高分子研究。