一種低密度結(jié)冷膠泡沫材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于泡沫材料領(lǐng)域，具體設(shè)及一種低密度結(jié)冷膠泡沫材料及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] 結(jié)冷膠是美國Kelco公司20世紀(jì)80年代開發(fā)的一種微生物食用膠，它是由伊樂 假單胞菌在中性條件下，W葡萄糖為碳源、硝酸錠為氮源及一些無機(jī)鹽所組成的培養(yǎng)基中， 經(jīng)有氧發(fā)酵而產(chǎn)生的一種新型的細(xì)胞胞外多糖。結(jié)冷膠按照分子主鏈上酷基含量的不同， 可分為高酷基結(jié)冷膠（HA，天然結(jié)冷膠）和低酷基結(jié)冷膠（LA,脫酷基結(jié)冷膠)。結(jié)冷膠溶于 水后，分子之間會(huì)自動(dòng)聚集形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定雙螺旋結(jié)構(gòu)的作用力主要是分子間氨鍵， 雙螺旋進(jìn)一步聚集可形成=維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，便于截留水分子而產(chǎn)生凝膠現(xiàn)象。形成的凝膠性 能卓越，沒有毒性，耐酸堿，不易變性，溫度滯后性顯著，組織相容性和復(fù)配性良好，穩(wěn)定性 理想，近年來已廣泛應(yīng)用于制藥、食品、化工等眾多領(lǐng)域。目前，對于結(jié)冷膠的研究和應(yīng)用主 要集中于結(jié)冷膠及結(jié)冷膠與其他原料共同形成的各類凝膠，對于結(jié)冷膠泡沫的研究和應(yīng)用 極少。鑒于結(jié)冷膠凝膠獨(dú)特的性能，將其通過一定的方法制備得到的具有多孔結(jié)構(gòu)的低密 度結(jié)冷膠泡沫材料，有望在食品、生物、醫(yī)藥、化工、環(huán)境、能源、催化、光學(xué)W及慣性約束聚 變（ICF)祀材料等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問題是提供一種低密度結(jié)冷膠泡沫材料，本發(fā)明要解決 的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種低密度結(jié)冷膠泡沫材料的制備方法。
[0004]本發(fā)明的低密度結(jié)冷膠泡沫材料及其制備方法的主要流程是在加熱狀態(tài)下將結(jié) 冷膠溶解于溶劑，制成結(jié)冷膠溶液，結(jié)冷膠溶液經(jīng)降溫冷卻后形成結(jié)冷膠凝膠，結(jié)冷膠凝膠 可W直接進(jìn)行真空冷凍干燥，或者經(jīng)溶劑置換后進(jìn)行C〇2超臨界干燥，制得低密度結(jié)冷膠泡 沫材料。
[0005]本發(fā)明的低密度結(jié)冷膠泡沫材料，其特點(diǎn)是，所述的低密度結(jié)冷膠泡沫材料包 括結(jié)冷膠和溶劑；結(jié)冷膠的質(zhì)量百分含量為0. 5%~10%，溶劑的質(zhì)量百分含量為90%~ 99. 5% ;所述的結(jié)冷膠為高酷基結(jié)冷膠、低酷基結(jié)冷膠或二者的混合物；所述的溶劑為水或 水與1，4-二氧六環(huán)的混合溶劑。
[0006]本發(fā)明的低密度結(jié)冷膠泡沫材料的制備方法，其特點(diǎn)是，包括W下步驟： a. 制備結(jié)冷膠溶液，將結(jié)冷膠加入70°C~90°C的溶劑中，在冷凝回流狀態(tài)下，保持 70°C~90°C的溫度攬拌至結(jié)冷膠完全溶解，得到無色澄清透明的結(jié)冷膠溶液； b. 制備結(jié)冷膠凝膠，將步驟a獲得的結(jié)冷膠溶液注入模具中，密封后靜置并降溫冷卻 至0~40°C，放置12小時(shí)W上，得到透明均勻的結(jié)冷膠凝膠； C.制備低密度結(jié)冷膠泡沫材料，對步驟b獲得的結(jié)冷膠凝膠進(jìn)行干燥處理，得到模具 所賦形狀的低密度結(jié)冷膠泡沫材料。
[0007] 步驟C所述的干燥處理方法是真空冷凍干燥方法或C〇2超臨界干燥方法。
[0008] 真空冷凍干燥方法是將結(jié)冷膠凝膠快速冷凍至凝固，然后在真空凍干機(jī)內(nèi)進(jìn)行真 空冷凍干燥，去除溶劑，得到模具所賦形狀的低密度結(jié)冷膠泡沫材料。
[0009] c〇2超臨界干燥方法是先將結(jié)冷膠凝膠浸泡于置換溶劑中，用置換溶劑置換掉凝 膠中所含的溶劑，然后在超臨界干燥儀器內(nèi)進(jìn)行C〇2超臨界干燥除去置換溶劑，得到模具所 賦形狀的低密度結(jié)冷膠泡沫材料。
[0010] 置換溶劑為丙酬或無水乙醇。
[0011] 冷凍干燥過程中由于溶劑存在一定的結(jié)晶，對凝膠的結(jié)構(gòu)有一定的破壞，且在真 空干燥過程中，溶劑的升華過程存在一定的表面張力，因此得到的結(jié)冷膠泡沫收縮較大，孔 結(jié)構(gòu)較為粗化；而采用C〇2超臨界干燥，溶液被超臨界狀態(tài)的CO2完全置換后，然后在緩慢釋 放0)2,在干燥過程中不存在溶劑結(jié)晶的影響，表面張力也不復(fù)存在，因此使得采用C〇2超臨 界干燥得到的低密度結(jié)冷膠泡沫材料收縮更小，孔結(jié)構(gòu)更加細(xì)小均勻。因此，采用C〇2超臨 界干燥方法進(jìn)行干燥處理是本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案。
[0012] 本發(fā)明的低密度結(jié)冷膠泡沫材料，密度最低可接近Img/cm3,具有=維網(wǎng)狀微孔結(jié) 構(gòu)。本發(fā)明的低密度結(jié)冷膠泡沫材料密度低、均勻性好、成型性好，有望在食品、生物、醫(yī)藥、 化工、能源、環(huán)境、催化、光學(xué)等領(lǐng)域W及慣性約束聚變（ICF)祀材料領(lǐng)域得到應(yīng)用；本發(fā)明 的低密度結(jié)冷膠制備方法具有工藝簡單、原料易得、制備周期短、環(huán)境友好的特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0013] W下通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。但本發(fā)明并不局限于此，該領(lǐng)域的技術(shù) 人員可W根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容對本發(fā)明作一些非本質(zhì)的改造和調(diào)整，可W通過與W下具 體實(shí)施例不同的方法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0014] 下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為化學(xué)化工及材料制備領(lǐng)域的 常規(guī)方法。
[0015]下述實(shí)施例中所使用的材料，試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
[001引實(shí)施例1 將100mL純化過的水加入燒瓶中，加熱到90°C，在攬拌狀態(tài)下加入高酷基結(jié)冷膠0.Ig, 繼續(xù)加熱攬拌并冷凝回流3小時(shí)得到澄清透明的結(jié)冷膠溶液。將該結(jié)冷膠的溶液誘注到模 具中，自然降溫至20°C，靜置24小時(shí)，得到結(jié)冷膠凝膠。用液氮蒸氣將結(jié)冷膠凝膠快速冷 凍，經(jīng)真空冷凍干燥后脫模，得到結(jié)冷膠泡沫，樣品密度為1.89mg/cm3。
[0017] 實(shí)施例2 將80ml純化過的水及20ml的1，4-二氧六環(huán)加入到燒瓶中，混合并加熱到70°C，在攬 拌狀態(tài)下加入高酷基結(jié)冷膠0.〇5g，繼續(xù)加熱攬拌并冷凝回流4小時(shí)得到澄清透明的結(jié)冷 膠溶液。將該結(jié)冷膠溶液誘注到模具中，自然降溫至20°C，靜置36小時(shí)，得到結(jié)冷膠凝膠。 用液氮蒸氣將凝膠快速冷凍，經(jīng)真空冷凍干燥后脫模，得到結(jié)冷膠泡沫，樣品密度為1. 65 mg/cm]。
[001引 實(shí)施例3 將80ml純化過的水及20ml的1，4-二氧六環(huán)加入到燒瓶中，混合并加熱到70°C，在攬 拌狀態(tài)下加入低酷基結(jié)冷膠0.Ig,繼續(xù)加熱攬拌并冷凝回流5小時(shí)得到澄清透明的