水凝胶及其制备方法

1.本发明涉及水凝胶制备领域，具体涉及一种水凝胶及其制备方法。


背景技术：

2.水凝胶具有含水3d交联网络，“软而湿”的特性，弹性力学性能和高生物相容性，与生物软组织有诸多相似之处。由于这些突出的特性，水凝胶可广泛用于生物工程，如药物输送、智能软物质执行器和人造肌肉。天然高分子基水凝胶具有优异的生物可性、生物相容性、生物可降解性和生物安全性，因此在生物医药领域、柔性器件、仿生材料等表现出广阔的应用前景。天然高分子主要包括纤维素、甲壳素、壳聚糖、海藻酸盐等，其中纤维素是自然界储量最丰富的天然高分子聚多糖[蔡杰,吕昂,周金平,张俐娜.纤维素科学与材料.化学工业出版社,2015.]。
[0003]
目前，天然高分子水凝胶制备常用湿法成型，如单向流延法、模板法、刮涂法和吹膜法。例如，zhang等利用碱/尿素水溶剂中溶解棉短绒，将所得纤维素溶液置于光滑的玻璃板上，并用刮膜器均匀刮至厚度为1.0-3.0mm，然后采用乙醇/去离子水混合溶剂作为凝固浴缓慢定型，再在自然晾干制得透明且力学性能优异的纤维素膜[zhang,l.；ruan,d.；zhou,j.ind.eng.chem.res.,2001,40,5923-5928.]。但单向流延法和刮涂法耗时长、效率低，需要在温和凝固浴中缓慢凝固定型，而且很难避免纤维素溶液的浪费，多适合于实验室使用。
[0004]
李瑞丰、高珊珊等采用挤出吹膜成型法是制备纤维素水凝胶，纤维素溶液经过滤后加热至80～100℃，再经过脱泡、加压、吹气，然后输送至吹膜机，再经一段空气间隙进入凝固浴，再经过清洗、后处理等可连续制备纤维素水凝胶[fink.h.p.；weigel p.；bohn s1.j.macromol.sai.phys.1999,38,603-613；高珊珊,王建清.全球软包装工业,2008,1,91-93；李瑞丰,王新,邱基江,李萌.当代化工研究.2020,16,148-149]。
[0005]
上述挤出成型法需要纤维素溶液粘度大、固含量高，纤维素溶液性需要像聚合物“熔体”，即具有经冷却可固化，再加热可重新变为液体的特殊性能，才能使用在凝固浴中进行空气吹膜法。对于分子量低或者浓度低的稀稠纤维素溶液难以适用，而且吹膜法制得的水凝胶厚度均匀性和收卷平整性较差，不适用于生产精度要求较高的水凝胶制品。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的是为了克服现有技术存在的耗时长、效率低以及适用范围有限、水凝胶厚均匀性和平整性差等问题，提供一种天然高分子水凝胶的制备方法，该方法能够实现天然高分子水凝胶连续快速制备，精准控制天然高分子水凝胶的厚度和宽度，制备的天然高分子水凝胶厚度均匀、平整。
[0007]
为了实现上述目的，本发明提供一种水凝胶的制备方法，该方法在包括溶解单元，凝固单元，凝胶后处理单元的装置中进行，
[0008]
所述溶解单元用于调配天然高分子溶液；
[0009]
所述凝固单元包含狭缝模头和凝固浴槽，天然高分子溶液从狭缝模头挤出，进入凝固浴槽中，凝固制得天然高分子凝胶；
[0010]
所述凝胶后处理单元，对天然高分子凝胶清洗、改性制备天然高分子水凝胶；
[0011]
该方法包括：
[0012]
s1、将天然高分子材料置于溶解釜中，加入溶剂，搅拌使天然高分子溶解，得到天然高分子溶液，真空脱泡；
[0013]
s2、天然高分子溶液进入狭缝模头注入凝固浴槽中，在凝固剂中凝固得到天然高分子凝胶；
[0014]
s3、天然高分子凝胶经过牵伸单元、清洗单元制得天然高分子水凝胶；
[0015]
控制溶解单元与凝固单元的温差小于等于30℃；优选为小于等于20℃，更优选为0-20℃；控制天然高分子凝胶牵伸过程牵伸比1:1～1:5。
[0016]
所述天然高分子材料为纤维素、甲壳素、壳聚糖和海藻酸钠中的至少一种。
[0017]
优选地，所述天然高分子材料浓度为4～20wt％。
[0018]
优选地，所述天然高分子材料的聚合度为200～1000。
[0019]
优选地，所述的纤维素来源为棉短绒浆、木浆、竹浆、秸秆浆、甘蔗渣浆、芦苇浆、海鞘纤维素、动物纤维素的一种或多种。
[0020]
优选地，所述溶剂为氢氧化钠溶液、铜氨溶液、naoh/cs2溶液、碱/尿素溶液或者naoh/硫脲溶液。
[0021]
优选地，所述的凝固剂为纯水、乙醇、乙二醇、dmso、盐酸、硫酸、醋酸、磷酸、柠檬酸、植酸、苯甲酸的一种或多种。
[0022]
优选地，天然高分子溶液溶解和凝固在惰性气体氛围中进行；所述惰性气体氛围为co2、n2、稀有气体气氛。
[0023]
优选地，所述牵伸单元中还含有凝固剂。
[0024]
优选地，所述天然高分子水凝胶厚度为0.01～3mm。
[0025]
优选地，所述通过卷绕单元收卷天然高分子水凝胶。
[0026]
优选地，通过高低温媒介控制溶解釜、狭缝模头、凝固浴槽和连接管道的温度。
[0027]
本发明提供的水凝胶制备方法，通过控制天然高分子溶液以及天然高分子溶液前的温度，使天然高分子溶液能够稳定成型，保证天然高分子水凝胶均匀、平整。
[0028]
本发明提供的水凝胶制备方法，整个过程包括溶解、挤出、凝固、牵伸、清洗和收卷，生产效率高、耗时短，可方便进行各段工艺的调整和优化，可广泛适用于不同粘稠度的天然高分子溶液体系。
[0029]
本发明提供的水凝胶制备方法，具有效率高、水凝胶厚度和宽度精准可控以及制备的天然高分子水凝胶均匀、平整的优点。
[0030]
本发明提供的水凝胶制备方法，得到拉伸强度为2.65mpa、断裂伸长率为70％纤维素水凝胶卷材，其力学强度和断裂伸长率分别是流延法的3.8倍和1.76倍，整个过程在3h内完成。
附图说明
[0031]
图1为本发明实施方式提供的制备天然高分子水凝胶的装置构成简图；
[0032]
图2为本发明实施方式提供的狭缝模头主视图；
[0033]
图3为本发明实施方式提供的狭缝模头截面图；
[0034]
图4为纤维素水凝胶的应力-应变曲线；
[0035]
图5为本发明实施方式制备的纤维素水凝胶冷冻干燥后的横截面sem图；
[0036]
图6为本发明实施方式制备的纤维素水凝胶冷冻干燥后的表面sem图。
[0037]
附图标记说明
[0038]
1—溶解单元
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2—凝固单元
[0039]
3—牵伸单元
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4—清洗单元
[0040]
212—传输辊
ⅱꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6—卷绕单元
[0041]
7—水凝胶后处理单元
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101—溶解釜
[0042]
102—搅拌装置
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105—计量泵
[0043]
106—管道
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201—狭缝模头
[0044]
202—凝固浴槽
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203—对压辊ⅰ[0045]
204—对压辊
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205—上膜膜身
[0046]
206—下模模身
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207—流体通道ⅰ[0047]
208—流体通道
ⅱꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
209—进料管
[0048]
210—模腔
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211—模唇
[0049]
301—牵伸槽
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302—牵伸辊ⅰ[0050]
303—牵伸辊
ⅱꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
401—清洗槽
[0051]
304—对压辊
ⅲꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
305—对压辊ⅳ[0052]
402—牵伸辊
ⅲꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
403—牵伸辊ⅳ[0053]
601—对压辊
ⅴꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
602—对压辊ⅵ[0054]
603—传输辊
ⅰꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
604—收卷辊
具体实施方式
[0055]
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0056]
提供一种连续制备水凝胶的方法，该方法在包括溶解单元1，凝固单元2，水凝胶后处理单元7的装置中进行，如图1所示：
[0057]
所述溶解单元1用于调配天然高分子溶液；
[0058]
所述凝固单元2包含狭缝模头201和凝固浴槽202，天然高分子溶液从狭缝模头201挤出，进入凝固浴槽202中，凝固制得天然高分子凝胶；
[0059]
所述凝胶后处理单元7，对天然高分子凝胶改性、清洗制备天然高分子水凝胶；
[0060]
如图2、图3所示，所述狭缝模头201，包括上模模身205、下模模身206、流体通道ⅰ207、流体通道ⅱ208、进料管209、模腔210、下模唇211、上模唇213。
[0061]
所述上模模身205和所述下模模身206通过紧固螺钉连接后形成狭缝模头。
[0062]
所述进料管209位于下模模身206，与模腔210相连，用于纤维素溶液进料。
[0063]
所述模腔210为下膜膜身206内部凹槽，用于纤维素溶液存储。
[0064]
所述上模模身205和下模模身206前端沿长度方向分别设置有上模唇213和下模唇211，模唇之间的间隙作为狭缝模头201的出料口。
[0065]
所述上模唇213和下模唇211之间的间隙大小可通过下模唇211竖直方向上的移动调节。
[0066]
所述上模模身205和下模模身206内沿长度方向分别设置有流体通道ⅰ207和流体通道ⅱ208，通过高低温媒介在流体通道ⅰ207和流体通道ⅱ208流通控制狭缝模头201的温度。
[0067]
所述溶解单元包含溶解釜101，搅拌器102，所述搅拌器用于均匀混合溶解釜101内物料，所述溶解釜101通过管道106与狭缝摸头201相连；所述溶解釜101、凝固浴槽202和管道106各自设有保温夹套。
[0068]
所述上模唇213和下模唇211之间的间隙大小能够通过下模唇211竖直方向上的移动调节。
[0069]
所述凝固浴槽202还包含旋转配合的对压辊ⅰ203、对压辊ⅱ204，用于纤维素水凝胶的传输；所述凝固浴槽202设置为能够抗腐蚀。
[0070]
根据本发明的一种实施方式，所述薄膜后处理单元7包含牵伸单元3，所述牵伸单元3，包含距离可调的牵伸辊ⅰ302、牵伸辊ⅱ303、牵伸槽301，竖直方向距离可调的对压辊ⅲ304和对压辊ⅳ305；所述牵伸单元3用于纤维素水凝胶拉伸取向加工改性。
[0071]
所述牵伸槽槽301设置为能够抗腐蚀，优选地，所述牵伸槽301槽内包含耐酸、耐碱的涂层。
[0072]
根据本发明的一种实施方式，所述薄膜后处理单元7包含清洗单元4，所述清洗单元包含牵伸辊ⅲ402、牵伸辊ⅳ403和清洗槽401；所述清洗单元4用于洗脱纤维素水凝胶中残留的碱、尿素、盐等杂质。
[0073]
所述清洗槽401槽内侧设置为能够抗腐蚀，优选地，所述清洗槽401槽内侧包含耐酸、耐碱的涂层。
[0074]
根据本发明的一种实施方式，所述薄膜后处理单元包含卷绕单元6，所述卷绕单元6包含包含对压辊
ⅴ
601、对压辊ⅵ602、传输辊603和收卷辊604，所述卷绕单元6用于再生纤维素膜收卷。
[0075]
所述连续制备水凝胶的方法，该方法包括：
[0076]
s1、将天然高分子材料置于溶解釜101中，加入溶剂，搅拌使天然高分子溶解，得到天然高分子溶液，真空脱泡；再向溶解釜通入气体，使釜内压力为0～1.6mpa)；
[0077]
s2、天然高分子溶液进入狭缝模头201注入凝固浴槽202中，在凝固剂中凝固得到天然高分子凝胶；
[0078]
s3、天然高分子凝胶经过牵伸单元3、清洗单元4制得天然高分子水凝胶；通过卷绕单元6进行收卷；
[0079]
控制溶解单元与凝固单元的温差小于等于30℃；对天然高分子凝胶进行牵伸，通过控制牵伸辊303转速，对水凝胶的纵向实现不同牵伸；控制天然高分子凝胶牵伸过程牵伸比1:1～1:5。
[0080]
根据本发明，优选地，通过增加溶解釜101的气压将纤维素溶液从狭缝模头201中
挤出。
[0081]
根据本发明，优选地，控制溶解单元与凝固单元的温差小于等于20℃；更优选为0-20℃。采用前述温差使天然高分子凝胶更加稳定，制备得到的天然高分子水凝胶具有更加优异的力学强度和断裂伸长率。
[0082]
根据本发明，优选地，所述天然高分子材料的浓度为4～20wt％；该浓度的制备得到的天然高分子水凝胶具有更加优异的力学强度和断裂伸长率。
[0083]
根据本发明，所述天然高分子材料为纤维素、甲壳素、壳聚糖和海藻酸钠中的至少一种。
[0084]
根据本发明，优选地，所述天然高分子材料的分子聚合度为200～1000；在本发明中，前述聚合度的天然高分子材料制备的天然高分子凝胶更加稳定，制备得到的天然高分子水凝胶具有更加优异的力学强度和断裂伸长率。
[0085]
根据本发明，优选地，天然高分子溶液溶解和凝固在惰性气体氛围中进行；所述惰性气体氛围为co2、n2、稀有气体气氛；在惰性气体氛围下溶解、凝固，制备的天然高分子水凝胶具有更加优异的力学性能。
[0086]
根据本发明，纤维素的来源较广，可选地，所述纤维素来源为棉短绒浆、木浆、竹浆、秸秆浆、甘蔗渣浆、芦苇浆、海鞘纤维素、动物纤维素的一种或多种。
[0087]
根据本发明，溶剂的选择范围较广，能够有效溶解天然高分子材料即可，可选地，所述的溶剂为氢氧化钠溶液、铜氨溶液、naoh/cs2溶液、碱/尿素溶液或者naoh/硫脲溶液。
[0088]
根据本发明，可选地，所述溶剂为碱/尿素溶液；优选地，所述溶剂为naoh和尿素水溶液；更优选地，所述naoh和尿素水溶液为6～8wt％naoh、10～14wt％尿素和78～85wt％水；采用前述溶剂，成本低、溶解速度快且效率高，延长天然高分子溶液凝胶化的时间，制备得到的天然高分子水凝胶具有更加优异的力学强度和断裂伸长率。
[0089]
根据本发明，所述凝固剂的选择范围较宽，可选地，所述的凝固剂为纯水、乙醇、乙二醇、dmso、盐酸、硫酸、醋酸、磷酸、柠檬酸、植酸、苯甲酸的一种或多种；优选为10～20wt％酸的水溶液；更优选为10～20wt％柠檬酸水溶液。采用前述凝固剂制备得到的天然高分子水凝胶具有更加优异的力学强度和断裂伸长率，同时保证天然高分子水凝胶厚度均匀、平整。
[0090]
根据本发明，本发明通过狭缝模头201调控天然高分子水凝胶的厚度，通过模唇211调节天然高分子水凝胶厚度为0.01～3mm；优选为0.5～1mm。
[0091]
根据本发明，所述天然高分子水凝胶通过牵伸单元3进行牵伸，其中牵伸辊ⅰ302的转速为5-10m/min，牵伸辊ⅱ303的转速为5-15m/min，牵伸比为1～1.5，进而提高天然高分子水凝胶力学性能。
[0092]
根据本发明，优选地，所述牵伸单元3中还含有凝固剂；更优选地，所述凝固剂为纯水、乙醇、乙二醇、dmso、盐酸、硫酸、醋酸、磷酸、柠檬酸、植酸、苯甲酸的一种或多种；牵伸单元3中加入凝固剂，天然高分子凝胶在凝固剂存在下进行牵伸，使天然高分子水凝胶具有更加优异的力学强度和断裂伸长率。
[0093]
根据本发明，通过清洗单元4对牵伸后的天然高分子水凝胶进行清洗，至水溶液接近纯水的电导率，洗脱天然高分子水凝胶中残留的碱、尿素、盐等杂质。
[0094]
根据本发明，天然高分子水凝胶通过卷绕单元6收卷。
[0095]
实施例1
[0096]
s1、溶解釜101加入naoh/硫脲溶液(氢氧化钠：硫脲:：水＝8:10：82)，通过溶解釜101、凝固浴槽202和管道106的温度分别为-12℃、10℃和10℃，加入精制竹溶解浆(dp＝1500)高速搅拌使纤维素溶解，纤维素的浓度为2wt％，真空脱泡，再向溶解釜通入空气，使釜内压力为0.8mpa；
[0097]
s2、打开计量泵105，控制挤出速度为5m/min，使纤维素溶液经过狭缝挤出模头(垫片厚度为1.0mm，宽度为5cm，狭缝挤出模头温度为10℃)注入凝固剂中得到纤维素凝胶，凝固剂为10wt％柠檬酸溶液，温度为10℃；
[0098]
s3、纤维素凝胶通过对压辊ⅰ203和对压辊ⅱ204、牵伸辊212(各辊转速为5m/min，牵伸比为1：3)牵伸后，经过牵伸辊ⅰ302和牵伸辊ⅱ303(辊转速为5m/min)，纤维素凝胶牵伸后进入清洗槽401、经过牵伸辊ⅲ402、牵伸辊ⅳ403清洗得到纤维素水凝胶，牵伸单元3中溶剂为5wt％硫酸溶液，清洗单元4溶剂为纯水；纤维素水凝胶经卷绕单元6收卷成卷材。
[0099]
最终制得纤维素水凝胶透明度较低，不泛白，厚度为1mm，宽度为50mm，整个过程耗时125min。
[0100]
实施例2
[0101]
s1、溶解釜101加入naoh/尿素溶剂(naoh：尿素：水＝7：12：81)，通过溶解釜101、凝固浴槽202和管道106的温度分别为-12℃、5℃和5℃，加入精制竹溶解浆(dp＝350)高速搅拌使纤维素溶解，纤维素的浓度为6wt％，真空脱泡，再向溶解釜通入空气，使釜内压力为0.8mpa；
[0102]
s2、打开计量泵105，控制挤出速度为5m/min，使纤维素溶液经过狭缝挤出模头(垫片厚度为1.0mm，宽度为80cm，狭缝挤出模头温度为5℃)注入凝固剂中得到纤维素凝胶，凝固剂为10wt％柠檬酸溶液，温度为5℃；
[0103]
s3、纤维素凝胶通过对压辊ⅰ203和对压辊ⅱ204、牵伸辊212(各辊转速为5m/min，牵伸比为1：3)牵伸后，经过牵伸辊ⅰ302和牵伸辊ⅱ303(辊转速为5m/min)，纤维素凝胶牵伸后进入清洗槽401、经过牵伸辊ⅲ402、牵伸辊ⅳ403清洗得到纤维素水凝胶，牵伸单元3中溶剂为5wt％硫酸溶液，清洗单元4溶剂为纯水；纤维素水凝胶经卷绕单元6收卷成卷材。
[0104]
最终制得纤维素水凝胶透明度高，厚度为1mm，宽度为800mm，整个过程耗时125min。
[0105]
实施例3
[0106]
s1、溶解釜101加入naoh/尿素溶剂(naoh：尿素：水＝7：12：81)，通过溶解釜101、凝固浴槽202和管道106的温度分别为-12℃、5℃和5℃，加入精制竹溶解浆(dp＝350)高速搅拌使纤维素溶解，纤维素的浓度为8wt％，真空脱泡，再向溶解釜通入空气，使釜内压力为0.8mpa；
[0107]
s2、打开计量泵105，控制挤出速度为5m/min，使纤维素溶液经过狭缝挤出模头(垫片厚度为1.0mm，宽度为200cm，狭缝挤出模头温度为5℃)注入凝固剂中得到纤维素凝胶，凝固剂为15wt％柠檬酸溶液，温度为5℃；
[0108]
s3、纤维素凝胶通过对压辊ⅰ203和对压辊ⅱ204、牵伸辊212(各辊转速为5m/min，牵伸比为1：3)牵伸后，经过牵伸辊ⅰ302和牵伸辊ⅱ303(辊转速为5m/min)，纤维素凝胶牵伸后进入清洗槽401、经过牵伸辊ⅲ402、牵伸辊ⅳ403清洗得到纤维素水凝胶，牵伸单元3中溶
剂为5wt％硫酸溶液，清洗单元4溶剂为纯水；纤维素水凝胶经卷绕单元6收卷成卷材。
[0109]
最终制得纤维素水凝胶透明度高，厚度为1mm，宽度为2000mm，整个过程耗时125min。
[0110]
实施例4
[0111]
s1、溶解釜101加入naoh/尿素溶剂(naoh：尿素：水＝7：12：81)，通过溶解釜101、凝固浴槽202和管道106的温度分别为-12℃、5℃和5℃，加入精制竹溶解浆(dp＝350)高速搅拌使纤维素溶解，纤维素的浓度为6wt％，真空脱泡，再向溶解釜通入空气，使釜内压力为0.8mpa；
[0112]
s2、打开计量泵105，控制挤出速度为5m/min，使纤维素溶液经过狭缝挤出模头(垫片厚度为1.0mm，宽度为80cm，狭缝挤出模头温度为5℃)注入凝固剂中得到纤维素凝胶，凝固剂为20wt％柠檬酸溶液，温度为5℃；
[0113]
s3、纤维素凝胶通过对压辊ⅰ203和对压辊ⅱ204、牵伸辊212(各辊转速为5m/min，牵伸比为1：1)牵伸后，经过牵伸辊ⅰ302和牵伸辊ⅱ303(辊转速为5m/min)，纤维素凝胶牵伸后进入清洗槽401、经过牵伸辊ⅲ402、牵伸辊ⅳ403清洗得到纤维素水凝胶，牵伸单元3中溶剂为5wt％硫酸溶液，清洗单元4溶剂为纯水；纤维素水凝胶经卷绕单元6收卷成卷材。
[0114]
最终制得纤维素水凝胶透明度高，厚度为1mm，宽度为800mm，整个过程耗时125min。
[0115]
实施例5
[0116]
与实施例2不同之处在于，步骤s1中溶解釜101、凝固浴槽202和管道106的温度分别为-12℃、12℃和12℃，其他条件同实施例2。
[0117]
最终制得纤维素水凝胶透明度高，厚度为1.0mm，宽度为800mm，整个过程耗时160min。
[0118]
实施例6
[0119]
s1、溶解釜加入naoh/尿素溶剂(naoh：尿素：水＝11：4：85)，加入甲壳素(dp＝550)高速搅拌，调节反应釜温度为-30℃，并保持3h，再边解冻边搅拌，直至温度为0℃；重复此冷冻-解冻过程2次使甲壳素溶解，甲壳素的浓度为2wt％，真空脱泡，再向溶解釜通入空气，使釜内压力为0.8mpa，凝固浴槽202和管道106的温度分别为0℃和0℃；
[0120]
步骤s2、步骤s3同实施例1。
[0121]
最终制得甲壳素水凝胶透明度高，厚度为1mm，宽度为50mm，整个过程耗时160min。
[0122]
实施例7
[0123]
步骤s1加入的天然高分子材料为纤维素(dp＝1000)；其余条件同实施例2。
[0124]
最终制得纤维素水凝胶透明度高，厚为1mm，宽度为800.0mm，整个过程耗时185min。
[0125]
实施例8
[0126]
与实施例2不同的是，溶解釜101通入co2气体，凝固浴槽202处于co2气体氛围中；其余实施条件同实施例2；
[0127]
最终制得再生纤维素水凝胶透明度高，厚为1mm，宽度为800mm，整个过程耗时200min。
[0128]
对比例1
[0129]
配制naoh/尿素溶剂(naoh：尿素：水＝7：12：81)，加入精制竹溶解浆(dp＝350)，预冷至-12℃，高速搅拌使纤维素溶解，纤维素的浓度为6wt％。然后离心脱泡，将上层溶液倒入干净的1mm厚的模具中，然后平稳放入15wt％柠檬酸水溶液作为凝固浴，静置5min后，用去离子清洗至水溶液接近纯水的电导率，最终收缩严重、褶皱的纤维素水凝胶，整个过程耗时约6h。
[0130]
对比例2
[0131]
s1、溶解釜加入naoh/尿素溶剂(naoh：尿素：水＝7：12：81)，通过溶解釜101、凝固浴槽202和管道106的温度分别为-12℃、25℃和25℃，加入精制竹溶解浆(dp＝350)高速搅拌使纤维素溶解，纤维素的浓度为4wt％，真空脱泡，再向溶解釜通入空气，使釜内压力为0.8mpa；
[0132]
s2、打开计量泵105，控制挤出速度为5m/min，使纤维素溶液经过狭缝挤出模头(垫片厚度为1.0mm，宽度为5cm，狭缝挤出模头温度为25℃)注入凝固剂中得到纤维素凝胶，凝固剂为15wt％柠檬酸溶液，温度为25℃；
[0133]
步骤s3同实施例1
[0134]
最终制得纤维素水凝胶厚为1mm，宽度为5mm，整个过程耗时125min，制得水凝胶颜色泛白，透明度很低，力学性能不佳。
[0135]
对比例3
[0136]
与实施例2不同的是，凝固剂为5wt％柠檬酸溶液，最终纤维素溶液无法凝胶，无法实现连续化制备。
[0137]
对比例4
[0138]
与实施例2不同的是，步骤s3中，调节牵伸辊转速，控制牵伸比为1:5.5，其余操作条件同实施例2,。
[0139]
凝固浴中的水凝胶断裂，无法实现连续化制备。
[0140]
本发明制备方法与对比例1相比，能够实现天然高分子水凝胶的快速连续、制备；与对比例2相比，采用本发明前述技术方案，制备的天然高分子水凝胶透明度高，力学性能好。
[0141]
与对比例3、和对比例4相比，采用本发明的方法制得天然高分子水凝胶加工过程中不断裂，能够实现连续制备。
[0142]
如图3所示，本发明的制备方法制备的天然高分子水凝胶具有更加优异的力学性能。
[0143]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。