一种壳聚糖凝胶系材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种从甲壳素直接制备壳聚糖凝胶系材料的方法，该材料包括水凝胶和气凝胶。将甲壳素溶解在碱－尿素的溶剂中，密封加热实现甲壳素的均相脱乙酰化得到壳聚糖碱性凝胶，将壳聚糖碱性凝胶用非溶剂置换的方法除去碱液尿素后，得到物理交联的壳聚糖水凝胶；向甲壳素溶液中加入化学交联剂，搅拌后加热，得到部分交联的壳聚糖碱性凝胶，通过溶剂置换除去碱液尿素后，得到物理化学双交联的壳聚糖水凝胶；通过干燥除去壳聚糖水凝胶和壳聚糖有机凝胶中的溶剂得到壳聚糖气凝胶。壳聚糖来源于自然界中的甲壳素，具有优良的生物相容性、生物可降解性，壳聚糖凝胶系材料在生物医疗领域中有巨大的应用前景。

权利要求

1.一种从甲壳素直接制备物理交联的壳聚糖水凝胶的方法，其特征在于：

采用的溶剂体系为碱－尿素水溶液，碱－硫脲水溶液，或碱－尿素－硫脲水溶液；将溶剂体系与甲壳素混合，并冷冻至冰点以下，在冰点以上解冻而得到甲壳素溶液；

将甲壳素溶液于50～80℃加热半小时得到透明的部分脱乙酰化的甲壳素碱性水凝胶；

继续加热，甲壳素的脱乙酰度继续增加，2小时以后甲壳素转变为可以溶解在酸性水溶液中的碱性壳聚糖水凝胶；将碱性壳聚糖水凝胶浸入壳聚糖的非溶剂中，再生，水洗后得到物理交联的壳聚糖水凝胶。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的壳聚糖的非溶剂是水，或者是加有一价阳离子的水，或者有机溶剂，或者水和有机溶剂的混合溶液。

3.一种化学和物理交联双交联壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征在于：

采用的溶剂体系为碱－尿素水溶液，碱－硫脲水溶液，或碱－尿素－硫脲水溶液；将溶剂体系与甲壳素混合，并冷冻至冰点以下，在冰点以上解冻而得到甲壳素溶液；

在低于甲壳素溶液的凝胶化温度下，向稳定的甲壳素溶液中加入交联剂并搅拌，控制交联剂与甲壳素的摩尔比为0.1:1～2.5:1，然后于60～80℃的条件下加热2小时以上形成部分化学交联的脱乙酰后的壳聚糖凝胶，然后将该凝胶置于壳聚糖的非溶剂中30分钟以上进行物理交联，然后用纯水洗涤得到化学和物理交联的双交联壳聚糖水凝胶。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的交联剂为环氧化合物和/或醛类化合物。

5.一种壳聚糖有机凝胶的制备方法，其特征在于：

将按权利要求1所述方法制备的壳聚糖水凝胶中的水置换为有机液体得到壳聚糖有机凝胶，或者将按权利要求3所述方法制备的壳聚糖水凝胶中的水置换为有机液体得到壳聚糖有机凝胶。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的有机液体是烷类、醇类或酮类化合物。

7.一种壳聚糖气凝胶的制备方法，其特征在于：将按权利要求1所述方法制备的壳聚糖水凝胶，或者将按权利要求3所述方法制备的壳聚糖水凝胶，或者将按权利要求5所述方法制备的壳聚糖有机凝胶，干燥除去液体得到壳聚糖气凝胶。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述的干燥环节利用超临界干燥、常压干燥或冷冻干燥除去液体介质。

9.一种从甲壳素制备的壳聚糖凝胶材料，为按权利要求1所述的方法制备的物理交联的壳聚糖水凝胶、按权利要求3所述方法制备的物理化学双交联的壳聚糖水凝胶、或权利要求7所述方法制备的壳聚糖气凝胶。

说明书

一种壳聚糖凝胶系材料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种壳聚糖凝胶系材料的制备方法，属于新材料领域。

背景技术

[0002] 近年，壳聚糖作为自然界中唯一的带正电荷的天然聚多糖，在柔性电子器件、止血、药物运输、水处理、金属提取及回收等领域的应用研究取得了重大进展。壳聚糖是甲壳素脱乙酰化的产物，当N-脱乙酰度（Degree of Deacetylation）在55%以上时，壳聚糖只能溶于酸性水溶液。壳聚糖凝胶系材料包括湿态的水凝胶、凝胶纤维、凝胶微球，干态的气凝胶、干膜、丝等等。传统的壳聚糖凝胶系材料是以壳聚糖酸性水溶液为出发点，通过物理和化学的方法制备的材料，它们有一个弱点就是力学性能较弱。发展一种物理性能优越的壳聚糖凝胶系材料，可以扩大壳聚糖凝胶系材料的应用范围和领域。

[0003] 工业上制备壳聚糖是从虾、蟹、鱿鱼、蚕蛹等生物提取出甲壳素之后，再在高浓度强碱水溶液中（如40～50wt%氢氧化钠溶液）加热通过异相脱乙酰化制备的。从甲壳素制备壳聚糖一方面消耗了大量的碱，另一方面对壳聚糖的纯化和干燥会消耗大量的酸和能源。从工业生产的角度考虑，从纯化的壳聚糖出发制备壳聚糖材料相比于从甲壳素出发直接制备壳聚糖材料是有明显短板的。因此，开发出一种从甲壳素直接制备壳聚糖材料的方法对于提高生产效率、环境保护、节能减排、增大经济收益等方面考虑而言是具有重大意义的。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题在于克服现有壳聚糖凝胶材料制备过程中的高能耗不经济问题，提供一种安全的，低能耗的，符合绿色化学的由甲壳素制备壳聚糖凝胶材料的方法。通过甲壳素溶液原位脱乙酰化，直接构建壳聚糖凝胶材料，能够省略壳聚糖的提纯和酸溶解，节省大量资源，并且从碱体系出发构建的壳聚糖材料具有更加优异的物理性能。

[0005] 本发明为解决上述技术问题，首先对甲壳素溶液的溶解方法进行优化：

[0006] 采用的溶剂体系为碱－尿素水溶液，碱－硫脲水溶液，或碱－尿素－硫脲水溶液；将溶剂体系与甲壳素混合，并冷冻至冰点以下，在冰点以上解冻而得到甲壳素溶液。

[0007] 作为一个优选，甲壳素溶液由甲壳素溶解在氢氧化钾－尿素水溶液中制得，其中氢氧化钾浓度为2wt～27wt％，优选为15wt－22wt%；尿素浓度为0.1～20wt%，优选为4～12wt％；余量为水。

[0008] 作为另一个优选，甲壳素溶液由甲壳素溶解在氢氧化钾－硫脲水溶液中制得，其中氢氧化钾浓度为2wt～27wt％，优选为15wt－22wt%；硫脲浓度为0.1～10wt%，优选为3～6wt％；余量为水。

[0009] 作为另一个优选，甲壳素溶液由甲壳素溶解在氢氧化钠－尿素水溶液中制得，其中氢氧化钠浓度为2wt～25wt％，优选为6wt－14wt%；尿素浓度为0.1～20wt%，优选为4～12wt％；余量为水。

[0010] 作为另一个优选，甲壳素溶液由甲壳素溶解在氢氧化钠－硫脲水溶液中制得，其中氢氧化钠浓度为2wt～25wt％，优选为6wt－14wt%；硫脲浓度为0.1～10wt%，优选为3～6wt％；余量为水。

[0011] 本发明由前面制备得到的甲壳素溶液制备壳聚糖水凝胶的方法是：

[0012] 将甲壳素溶液于40 80℃加热半小时得到透明的轻微脱乙酰的甲壳素碱性水凝~胶；继续加热，甲壳素的脱乙酰度继续增加，2小时以后甲壳素转变为可以溶解在酸性水溶液中的碱性壳聚糖水凝胶；将碱性壳聚糖水凝胶浸入壳聚糖的非溶剂中，再生，水洗后得到物理交联的壳聚糖水凝胶。

[0013] 所述加热是将甲壳素溶液处于40 80℃的温度中，用微波或其它加热方式持续加~热或者间歇加热。

[0014] 本发明还提供一种化学和物理交联双交联壳聚糖水凝胶的制备方法。

[0015] 在低于甲壳素溶液的凝胶化温度下，向稳定的甲壳素溶液中加入交联剂并搅拌，控制交联剂与甲壳素的摩尔比为0.1:1 2.5:1，然后于40 80℃的条件下加热2小时以上形~ ~成部分化学交联的脱乙酰后的壳聚糖凝胶，然后将该凝胶置于壳聚糖的非溶剂中30分钟以上进行物理交联，然后用纯水洗涤得到化学和物理交联的双交联壳聚糖水凝胶。

[0016] 上面制备壳聚糖水凝胶的过程中，所述壳聚糖的非溶剂，可以是水、有机溶剂、或者水与有机溶剂的混合溶液，在优选的工艺中，这类合适的凝固剂包含醇酮酯或其混合物。使用甲醇、乙醇、丙酮做凝固剂是优选的。

[0017] 壳聚糖的非溶剂也可以是加入了阳离子的水，优选含一价阳离子例如Li+、Na+、K+的水溶液，这样的溶液可以将氯化钠、氯化钾、氯化锂、硫酸钾、硫酸钠等溶于水而制得。

[0018] 本发明由前面制备得到的壳聚糖水凝胶制备壳聚糖气凝胶的方法是：将壳聚糖水凝胶中的水置换为有机液体，得到壳聚糖有机凝胶；将壳聚糖水凝胶或壳聚糖有机凝胶干燥除去液体得到壳聚糖气凝胶。

[0019] 所述的用于置换壳聚糖水凝胶的有机溶剂是烷烃、卤代烃类、醇类、酮类、酯类、含氮有机物、含硫有机物，或者是各种溶剂的混合物。在上面列举的有机溶剂中，从改善壳聚糖性能和成本角度综合考虑，优选使用烷类、酮类和醇类化合物，更优选使用甲醇、乙醇或丙酮。

[0020] 上面壳聚糖气凝胶的制备过程中，所述的干燥环节可以利用常用的干燥方法，例如以二氧化碳、甲醇、乙醇、丙酮作为超临界流体的超临界干燥，或者进行常压干燥和冷冻干燥除去液体介质。

[0021] 氮气吸附-解吸附测试得到壳聚糖气凝胶比表面积达到460m2/g。

[0022] 对于本发明得到的壳聚糖水凝胶、气凝胶，还可以对其进行表面羟基或氨基的改性，如羧甲基化、羟乙基化、季铵化等。可以在壳聚糖水凝胶中合成或者添加高分子、填料、无机物等。高分子如纤维素、胶原、海藻酸、聚乳酸、聚丙烯酸酯类、PVA等。填料如炭黑、甘油、丙二醇、丁二醇或PEG400等。也可以添加纤维增强材料如玻璃纤维、碳纤维、纤维素晶须、甲壳素晶须等。无机物如二氧化硅、氧化铁、四氧化三铁、黏土、二氧化钛、石墨烯等。也可以合成或添加这些添加剂的一种或者填料的至少一种。

[0023] 本发明提供一种价廉，无污染、简便的方法得到高质量甲壳素溶液，并利用这种甲壳素溶液采用相应的方法制备具有高比表面积的壳聚糖气凝胶。本发明的优点在于：所采用的溶剂为KOH、NaOH、尿素（硫脲）和水，生产过程无毒无污染、低能耗，有利于环境保护和操作人员健康；相对于壳聚糖的酸溶剂体系，是制备的水凝胶、气凝胶物理性能更加优异。这种新方法不仅生产工艺绿色环保、成本低，而且产品性能优异，它是对现有技术的重大突破，适合于工业化生产及实际应用，具有广阔的应用前景。

附图说明

[0024] 图1显示本发明实施例20双交联壳聚糖水凝胶的原子力显微镜照片。可以观察到凝胶内部具有均匀的微孔结构；

[0025] 图2显示本发明实施例26壳聚糖气凝胶的扫描电镜照片；

[0026] 图3显示甲壳素在加热处理后发生脱乙酰化转变为壳聚糖的固体核磁碳谱。

具体实施方式

[0027] 实施例1

[0028] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、81g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入1g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热2h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于75%乙醇水溶液中72h，水洗得到物理交联的壳聚糖水凝胶，测得拉伸强度为0.3MPa，断裂应变为110%，含水率为92wt%，脱乙酰度为51%。

[0029] 实施例2

[0030] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、81g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入1g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液，放入设置温度为40 ℃的鼓风烘箱中，加热12h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，水洗得到物理交联的壳聚糖水凝胶，测得压缩强度为1.3MPa，断裂应变为83%，含水率为97wt%，脱乙酰度为58%。

[0031] 实施例3

[0032] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、81g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入1g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液，放入设置温度为50 ℃的鼓风烘箱中，加热12h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，水洗得到物理交联的壳聚糖水凝胶，测得压缩强度为1.3MPa，断裂应变为79%，含水率为96wt%，脱乙酰度为62%。

[0033] 实施例4

[0034] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、81g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入1g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液，放入设置温度为70 ℃的鼓风烘箱中，加热12h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，水洗得到物理交联的壳聚糖水凝胶，测得压缩强度为2.7MPa，断裂应变为78%，含水率为94wt%，脱乙酰度为75%。

[0035] 实施例5

[0036] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、81g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入1g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液，放入设置温度为80 ℃的鼓风烘箱中，加热12h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，水洗得到物理交联的壳聚糖水凝胶，测得压缩强度为3MPa，断裂应变为76%，含水率为92wt%，脱乙酰度为77%。

[0037] 实施例6

[0038] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、81g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入1g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热12h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，水洗得到物理交联的壳聚糖水凝胶，测得压缩强度为0.07MPa，断裂应变为68%，含水率为97wt%，脱乙酰度为44%。

[0039] 实施例7

[0040] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、81g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入2g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热12h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，水洗得到物理交联的壳聚糖水凝胶，测得压缩强度为0.33MPa，断裂应变为76%，含水率为96wt%，脱乙酰度为59%。

[0041] 实施例8

[0042] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、81g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入3g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热12h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，水洗得到物理交联的壳聚糖水凝胶，测得压缩强度为1.2MPa，断裂应变为79%，含水率为95wt%，脱乙酰度为75%。

[0043] 实施例9

[0044] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、81g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入3g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热12h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，水洗得到物理交联的壳聚糖水凝胶，测得压缩强度为1.19MPa，断裂应变为79%，含水率为95wt%，脱乙酰度为75%。

[0045] 实施例10

[0046] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、81g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热8h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，水洗得到物理交联的壳聚糖水凝胶，测得压缩强度为2.4MPa，断裂应变为77%，含水率为95wt%，脱乙酰度为77%。

[0047] 实施例11

[0048] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、81g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热4h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，水洗得到物理交联的壳聚糖水凝胶，测得压缩强度为2.2MPa，断裂应变为81%，含水率为95wt%，脱乙酰度为74%。

[0049] 实施例12

[0050] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、81g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热48h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，水洗得到物理交联的壳聚糖水凝胶，测得压缩强度为4.7MPa，断裂应变为80%，含水率为92wt%，脱乙酰度为82%。

[0051] 实施例13

[0052] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、81g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热12h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，水洗得到物理交联的壳聚糖水凝胶，测得压缩强度为2.9MPa，断裂应变为78%，含水率为94wt%，脱乙酰度为76%。

[0053] 实施例14

[0054] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将18g氢氧化钾、5g尿素、77g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。在-20℃向甲壳素溶液中加入1g环氧氯丙烷并搅拌2h，离心脱泡后将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热24h发生化学交联和脱乙酰化反应。将反应后的凝胶置于75wt%乙醇溶液中72h形成物理交联，然后水洗得到双交联壳聚糖水凝胶。测得双交联壳聚糖凝胶的含水率为75%，拉伸强度为2.5MPa，拉伸应变为60%。

[0055] （比较例1）

[0056] 将18g氢氧化钾、5g尿素、77g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。在-20℃向甲壳素溶液中加入5g环氧氯丙烷并搅拌2h，离心脱泡后将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为60℃的鼓风烘箱中，加热24h发生化学交联和脱乙酰化反应。在去离子水中浸泡一周后，得到的化学交联壳聚糖水凝胶力学性能很弱，仅为数十kPa。

[0057] 实施例15

[0058] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将18g氢氧化钾、5g尿素、77g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。在-20℃向甲壳素溶液中加入2g环氧氯丙烷并搅拌2h，离心脱泡后将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热12h发生化学交联和脱乙酰化反应。将反应后的凝胶置于5wt%乙醇溶液中72h形成物理交联，然后水洗得到双交联壳聚糖水凝胶。该条件下制备的双交联壳聚糖凝胶的含水率为80%，压缩强度为8.3MPa，压缩应变为94%。

[0059] 实施例16

[0060] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将18g氢氧化钾、5g尿素、77g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。在-20℃向甲壳素溶液中加入0.5g环氧氯丙烷并搅拌2h，离心脱泡后将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热12h发生化学交联和脱乙酰化反应。将反应后的凝胶置于5wt%乙醇溶液中72h形成物理交联，然后水洗得到双交联壳聚糖水凝胶。该条件下制备的双交联壳聚糖凝胶的含水率为86%，压缩强度为4.5MPa，压缩应变为92%。

[0061] 实施例17

[0062] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将18g氢氧化钾、5g尿素、77g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。在-20℃向甲壳素溶液中加入1g环氧氯丙烷并搅拌2h，离心脱泡后将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热4h发生化学交联和脱乙酰化反应。将反应后的凝胶置于5wt%乙醇溶液中72h形成物理交联，然后水洗得到双交联壳聚糖水凝胶。该条件下制备的双交联壳聚糖凝胶的含水率为94%，压缩强度为7.5MPa，压缩应变为88%。

[0063] 实施例18

[0064] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将18g氢氧化钾、5g尿素、77g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。在-20℃向甲壳素溶液中加入1g环氧氯丙烷并搅拌2h，离心脱泡后将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热8h发生化学交联和脱乙酰化反应。将反应后的凝胶置于5wt%乙醇溶液中72h形成物理交联，然后水洗得到双交联壳聚糖水凝胶。该条件下制备的双交联壳聚糖凝胶的含水率为90%，压缩强度为14.1MPa，压缩应变为89%。

[0065] 实施例19

[0066] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将18g氢氧化钾、5g尿素、77g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。在-20℃向甲壳素溶液中加入1g环氧氯丙烷并搅拌2h，离心脱泡后将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热48h发生化学交联和脱乙酰化反应。将反应后的凝胶置于5wt%乙醇溶液中72h形成物理交联，然后水洗得到双交联壳聚糖水凝胶。该条件下制备的双交联壳聚糖凝胶的含水率为89%，压缩强度为13.6MPa，压缩应变为91%。

[0067] 实施例20

[0068] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将18g氢氧化钾、5g尿素、77g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。在-20℃向甲壳素溶液中加入1g环氧氯丙烷并搅拌2h，离心脱泡后将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热12h发生化学交联和脱乙酰化反应。将反应后的凝胶置于5wt%乙醇溶液中72h形成物理交联，然后水洗得到双交联壳聚糖水凝胶。该条件下制备的双交联壳聚糖凝胶的含水率为88%，压缩强度为14MPa，压缩应变为90%。

[0069] 实施例21

[0070] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将18g氢氧化钾、5g尿素、77g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。在-20℃向甲壳素溶液中加入2g环氧氯丙烷并搅拌2h，离心脱泡后将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为40 ℃的鼓风烘箱中，加热12h发生化学交联和脱乙酰化反应。将反应后的凝胶置于5wt%乙醇溶液中72h形成物理交联，然后水洗得到双交联壳聚糖水凝胶。该条件下制备的双交联壳聚糖凝胶的含水率为96%，压缩强度为4MPa，压缩应变为85%。

[0071] 实施例22

[0072] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将18g氢氧化钾、5g尿素、77g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。在-20℃向甲壳素溶液中加入2g环氧氯丙烷并搅拌2h，离心脱泡后将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为80 ℃的鼓风烘箱中，加热12h发生化学交联和脱乙酰化反应。将反应后的凝胶置于5wt%乙醇溶液中72h形成物理交联，然后水洗得到双交联壳聚糖水凝胶。该条件下制备的双交联壳聚糖凝胶的含水率为92%，压缩强度为6MPa，压缩应变为91%。

[0073] 实施例23

[0074] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将18g氢氧化钾、5g尿素、77g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入5g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。在-20℃向甲壳素溶液中加入2g环氧氯丙烷并搅拌2h，离心脱泡后将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为80 ℃的鼓风烘箱中，加热2h发生化学交联和脱乙酰化反应。将反应后的凝胶置于5wt%乙醇溶液中72h形成物理交联，然后水洗得到双交联壳聚糖水凝胶。该条件下制备的双交联壳聚糖凝胶的含水率为95%，压缩强度为4MPa，压缩应变为92%。

[0075] 实施例24

[0076] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、76g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入1g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热12h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，形成壳聚糖结晶，然后水洗得到壳聚糖水凝胶。将壳聚糖水凝胶用无水乙醇置换，经过超临界CO2干燥（温度38℃，压力1300psi）制得壳聚糖气凝胶。氮气吸附-解吸附测试得到壳聚糖气凝胶比表面积为339m2/g，密度为0.10g/cm3。

[0077] 实施例25

[0078] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、76g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入2g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热12h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，形成壳聚糖结晶，然后水洗得到壳聚糖水凝胶。将壳聚糖水凝胶用无水乙醇置换，经过超临界CO2干燥（温度38℃，压力1300psi）制得壳聚糖气凝胶。氮气吸附-解吸附测试得到壳聚糖气凝胶比表面积为372m2/g，密度为0.14g/cm3。

[0079] 实施例26

[0080] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、76g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入4g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。将溶液密封放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热12h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于50wt%乙醇溶液中72h，然后水洗得到壳聚糖水凝胶。将壳聚糖水凝胶用无水乙醇置换，经过超临界CO2干燥（温度38℃，压力1300psi）制得壳聚糖气凝胶。氮气吸附-解吸附测试得到壳聚糖气凝胶比表面积为460m2/g，密度为0.23g/cm3。

[0081] 实施例27

[0082] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、76g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入3g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热12h使其凝胶化和脱乙酰化。将脱乙酰化的壳聚糖凝胶置于去离子水中72h，形成壳聚糖结晶，然后水洗得到壳聚糖水凝胶。将壳聚糖水凝胶用无水乙醇置换，经过超临界CO2干燥（温度38℃，压力1300psi）制得壳聚糖气凝胶。氮气吸附-解吸附测试得到壳聚糖气凝胶比表面积为425m2/g，密度为0.18g/cm3。

[0083] 实施例28

[0084] 将市售甲壳素用4wt% NaOH水溶液浸泡48h，过滤水洗后用1wt% HCl水溶液浸泡6h后，过滤水洗，冷冻干燥后得到乙酰度为93%的甲壳素粉末。将20g氢氧化钾、4g尿素、76g水的混合溶剂预冷至-20℃，加入2g甲壳素后于预冷至-20℃保持12h。在室温下解冻，即得到透明的甲壳素溶液。在-20℃向甲壳素溶液中加入1g环氧氯丙烷并搅拌2h，离心脱泡后将溶液装入瓶子中密封，放入设置温度为60 ℃的鼓风烘箱中，加热12h发生化学交联和脱乙酰化反应。将反应后的凝胶置于75wt%乙醇溶液中72h形成物理交联，然后水洗得到双交联壳聚糖水凝胶。将双交联的壳聚糖水凝胶用无水乙醇置换，经过超临界CO2干燥（温度38℃，压力1300psi）制得物理化学双交联的壳聚糖气凝胶。氮气吸附-解吸附测试得到壳聚糖气凝胶比表面积为339m2/g，密度为0.25g/cm3。