以鸡蛋壳为致孔剂制备多孔海藻酸钠水凝胶小球及其性能

以海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)为原料,鸡蛋壳粉末为致孔剂制备得到了多孔SA/PVA水凝胶小球,以溶胀率为主要指标,通过单因素条件实验对不同鸡蛋壳质量分数、盐酸浓度、SA/PVA质量比和交联方式等因素进行优化,确定了水凝胶小球的最佳制备条件。通过对其结构、形貌的表征,探讨了其结构与性能的关系。实验结果表明,各因素对水凝胶小球的微观形貌及溶胀率等均有一定影响,随着致孔剂用量和盐酸浓度的增大,水凝胶小球的溶胀率均呈现先增大后减小的趋势;而SA与PVA质量比不但会影响水凝胶小球的成球性能,也会影响小球孔结构;当鸡蛋壳质量分数为20%、盐酸浓度为1 mol/L、SA/PVA的质量比为1∶1.5以及采用化学交联法时,制备得到的水凝胶小球溶胀率最大,为1 033.21%,扫描电镜观察到在该条件下制备得到的小球表面具有丰富、连接紧密且稳定的多孔结构,孔形状规则且分布均匀,便于水分子在更多的渠道迅速通过,使得溶胀性能有较大改善。通过红外光谱分析揭示了交联机理:经化学交联后,Ca^(2+)与SA中的—COO—形成络合,硼酸根离子与PVA交联,形成双重交联结构。通过热失重分析表明,最佳制备条件下的水凝胶小球的质量损失最大时的温度为440℃,相较于SA、PVA和鸡蛋壳粉末均有较大提高,表明耐热性能得到了改善。研究为以鸡蛋壳粉末为致孔剂制备多孔水凝胶材料提供了一定的理论和实验基础。