一种大体积海藻酸盐水凝胶及其制备方法与流程

本发明涉及材料科学，具体涉及一种大体积海藻酸盐水凝胶及其制备方法。

背景技术：

1、海藻酸钠是一种天然多糖，主要从棕藻类中提取。由于其独特的凝胶形成能力，海藻酸钠在食品工业、药物制剂、生物材料等领域得到了广泛应用。其在水溶液中与多价金属离子(如钙、镁、锌等)反应，可形成具有不同物理性质的凝胶。

2、在食品工业中，海藻酸钠因其凝胶性能、稳定性和安全性被广泛用作增稠剂、乳化剂和稳定剂。在药物领域，海藻酸钠主要用于缓释和控释制剂，以提高药物的生物利用度和疗效。此外，在生物医学工程中，海藻酸钠因其良好的生物相容性和生物降解性，常用于细胞培养和组织工程。

3、尽管海藻酸钠的应用领域广泛，但其传统制备方法主要局限于小体积的凝胶制备。通常情况下，这些凝胶是通过将含有活性组分的海藻酸钠溶液滴加到含有二价金属盐的交联剂溶液中来制备的。但是这种方法存在若干局限性：(1)尺寸限制，难以制备大体积的海藻酸钠凝胶，限制了其在某些应用领域的使用；(2)设备依赖性，需要专门的滴加设备或工具，增加了生产成本和复杂性；(3)效率问题，对于大批量生产而言，因需要大量的滴加装置，导致投入较大，因此该方法效率较低。鉴于此，本发明提供一种大体积海藻酸盐水凝胶及其制备方法，将对相关领域产生深远影响。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种大体积海藻酸盐水凝胶及其制备方法。目的是克服现有技术的限制，提高生产效率，减少对特殊设备的依赖，并拓展海藻酸钠的应用范围。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、第一方面，一种大体积海藻酸盐水凝胶的制备方法，包括如下步骤：将交联剂微胶囊与海藻酸钠溶液混合均匀，所述交联剂微胶囊中的交联剂与所述海藻酸钠溶液中的海藻酸钠进行交联，得到海藻酸盐水凝胶。

4、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

5、进一步，所述交联剂微胶囊的平均粒径小于100微米，优选小于500纳米。

6、进一步，在300～2000转/分钟下搅拌1～5分钟将交联剂微胶囊与海藻酸钠溶液混合均匀；所述交联剂微胶囊中的交联剂与所述海藻酸钠溶液中的海藻酸钠在静置的条件下进行交联，得到海藻酸盐水凝胶。

7、进一步，所述交联剂微胶囊中的交联剂与所述海藻酸钠溶液中的海藻酸钠的摩尔比为0.1～1.0。

8、进一步，所述交联剂微胶囊主要由以下的步骤制备得到：将微胶囊壳材溶解于有机溶剂中，得到壳材溶液；将所述交联剂分散于所述壳材溶液中，得到交联剂-壳材溶液分散体系；在搅拌条件下，向所述交联剂-壳材溶液分散体系中加入相分离引发剂，使所述微胶囊壳材由溶解态转变为凝聚态并沉积在所述交联剂的颗粒上，分离，得到交联剂微胶囊。在分离前可以将交联后的所述交联剂-壳材溶液分散体系待迅速转入壳材的非溶剂中，在进行分离，得到交联剂微胶囊。

9、进一步，所述微胶囊壳材包括石蜡、乙基纤维素、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)、聚苯乙烯(ps)中的至少一种；

10、所述交联剂包括钙盐、镁盐、锌盐中的至少一种，氯化镁、氯化锌、硝酸镁、氯化钙等等；所述交联剂的平均粒径为小于50微米。

11、所述相分离引发剂包括聚二甲基硅氧烷、聚丁二烯等小分子聚合物中的至少一种；

12、所述有机溶剂包括二氯甲烷、甲苯、氯仿中的至少一种。

13、进一步，所述微胶囊壳材、所述有机溶剂、所述交联剂与所述相分离引发剂的重量比为1～10：100：0.05～2：100。

14、进一步，所述海藻酸钠溶液主要由以下的步骤制备得到：将海藻酸钠溶解于水中得到海藻酸钠溶液，30℃～75℃条件下搅拌0.5-6小时。

15、进一步，所述海藻酸钠与所述水的重量比为0.5～5：100。

16、第二方面，一种大体积海藻酸盐水凝胶，所述的大体积海藻酸盐水凝胶所述的制备方法制得。

17、本发明将交联剂微胶囊分散于海藻酸钠溶液中后缓释出交联剂，实现海藻酸钠交联制备水凝胶；改变了海藻酸钠与交联剂溶液中固化的传统模式，同时提高了凝胶体积灵活性，实现了大体积海藻酸盐水凝胶的制备。

18、本发明的有益效果是：

19、(1)本发明通过微胶囊技术实现了交联剂的均匀分散和缓慢释放，解决了交联剂与海藻酸钠反应过快导致凝胶不均匀的难题，增加了水凝胶的均匀性和稳定性。

20、(2)本发明改进了海藻酸钠与交联剂的传统固化模式，提高了制备效率和操作的便利性，获得适合特定应用需求的大体积海藻酸盐水凝胶。

21、(3)本发明允许根据应用需求灵活调整水凝胶的体积，适用于广泛的应用场景，如生物医学、药物缓释和环境修复。

1.一种大体积海藻酸盐水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将交联剂微胶囊与海藻酸钠溶液混合均匀，所述交联剂微胶囊中的交联剂与所述海藻酸钠溶液中的海藻酸钠进行交联，得到海藻酸盐水凝胶。

2.根据权利要求1所述一种大体积海藻酸盐水凝胶的制备方法，其特征在于，所述交联剂微胶囊的平均粒径小于100微米。

3.根据权利要求1所述一种大体积海藻酸盐水凝胶的制备方法，其特征在于，在300～2000转/分钟下搅拌1～5分钟将交联剂微胶囊与海藻酸钠溶液混合均匀；所述交联剂微胶囊中的交联剂与所述海藻酸钠溶液中的海藻酸钠在静置的条件下进行交联，得到海藻酸盐水凝胶。

4.根据权利要求1所述一种大体积海藻酸盐水凝胶的制备方法，其特征在于，所述交联剂微胶囊中的交联剂与所述海藻酸钠溶液中的海藻酸钠的摩尔比为0.1～1.0。

5.根据权利要求1至4任一项所述一种大体积海藻酸盐水凝胶的制备方法，其特征在于，所述交联剂微胶囊主要由以下的步骤制备得到：将微胶囊壳材溶解于有机溶剂中，得到壳材溶液；将所述交联剂分散于所述壳材溶液中，得到交联剂-壳材溶液分散体系；在搅拌条件下，向所述交联剂-壳材溶液分散体系中加入相分离引发剂，使所述微胶囊壳材由溶解态转变为凝聚态并沉积在所述交联剂的颗粒上，分离，得到交联剂微胶囊。

6.根据权利要求5所述一种大体积海藻酸盐水凝胶的制备方法，其特征在于，所述微胶囊壳材包括石蜡、乙基纤维素、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯中的至少一种；

7.根据权利要求5所述一种大体积海藻酸盐水凝胶的制备方法，其特征在于，所述微胶囊壳材、所述有机溶剂、所述交联剂与所述相分离引发剂的重量比为1～10：100：0.05～2：100。

8.根据权利要求1至4任一项所述一种大体积海藻酸盐水凝胶的制备方法，其特征在于，所述海藻酸钠溶液主要由以下的步骤制备得到：将海藻酸钠溶解于水中得到海藻酸钠溶液。

9.根据权利要求8所述一种大体积海藻酸盐水凝胶的制备方法，其特征在于，所述海藻酸钠与所述水的重量比为0.5～5：100。

10.一种大体积海藻酸盐水凝胶，其特征在于，所述的大体积海藻酸盐水凝胶由如权利要求1至9任一项所述的制备方法制得。