[發明專利]一種在電場中定向移動的智能水凝膠制備方法

無效

• 申請號: 200710038925.5
• 申請日: 2007-03-30
• 公開（公告）號: CN101058619A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 汪山獻松;金巧蓉;吳承訓
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08F220/06
• 分類號: C08F220/06;C08F2/10;C08K5/20
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬智能高分子材料制備領域，特別是涉及一種在電場中定向移動的智能水凝膠制備方法。

背景技術

對于含有離子基團的高分子凝膠，當環境的pH值、離子濃度、溫度、光照、電磁場或特定化學物質發生變化時，凝膠的體積也發生變化，有時還出現相轉變，體積急劇擴張或收縮(高達數百倍)。這些在外部刺激下經歷了形狀和尺寸的變化且產生收縮力的體系，稱為化學機械體系，這樣的體系能可逆地把化學能直接轉化為機械能。與金屬、半導體硅等做成的封閉系統不同，凝膠是一個熱力學“開放”系統，它通過自己所含有的液體與外界交換化學物質做功，從而改變其分子狀態，對環境的變化作出柔和的反應。

高分子鏈上帶有可離子化基團的凝膠稱為電解質凝膠。只要是網絡上帶有電荷，無論是合成高分子還是天然高分子，所有的電解質凝膠對電場作用都有反應。如荷負電的聚陰離子電解質凝膠聚乙烯醇/聚丙烯酸(鈉)、丙烯酸一丙烯酰胺共聚凝膠(或部分水解PAAm)；聚陽離子電解質凝膠，如殼聚糖/聚乙二醇CS/PEG；同時含有陰陽離子的水凝膠，如明膠/聚羥乙基丙烯酸甲酯。這些水凝膠在接觸電場作用下產生電收縮、非接觸電場下發生彎曲等。這些性質與高分子鏈上密度較大的固定電荷的存在以及高分子網絡結構有關。

眾所周知，生物系統的大部分(如人體肌肉)都是由柔軟而含有水分的物質—凝膠組成的。有的生物(海參)甚至連骨骼等硬的構造都沒有，除了極原始的器官以外，其大部分都是有由水及凝膠材料組成。然而，海參不但能夠從周圍環境中吸取養分、繁衍子孫，而且還能防御外敵的侵犯。如果有誰用手去碰一下海參柔軟的身體，它就會一下變得像木頭一樣堅硬。如果將海參在手中緊捏一會兒，它就會慢慢地溶變成滑溜溜的液體從你的手中逃走。近些年來，科學家們受到這類自然現象的啟示，開始對凝膠傾注了越來越多的關注。高分子水凝膠作為軟濕件材料已成為智能高分子材料中的重要研究領域，這類凝膠在柔性執行元件、人造肌肉、微機械、分離膜、生物材料等方面呈現出誘人的應用前景。但目前對電場下相應的水凝膠的研究多在理論領域，采用雙層水凝膠在直流電場中定向移動的發明還十分少見。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種在電場中定向移動的智能水凝膠制備方法，該方法操作簡單，易于控制，水凝膠對電場的響應速率快。

本發明的一種在電場中定向移動的智能水凝膠制備方法，包括下列步驟：

(1)將蒸餾過的丙烯酸單體溶解在水中，用NaOH溶液調pH值到7.0-8.0，最后丙烯酸的溶液的濃度為10mg-30mg/ml；

(2)采用超薄的5cm×5cm的玻璃片做成模具，玻璃片之間的厚度設在0.1-0.3cm，將模具固定后放入到丙烯酸的溶液中去；

(3)分別稱取0.10-0.30g交聯劑N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(BAAm)和0.20-0.40g催化劑N，N，N’，N’-四甲基乙二胺(TEMED)，放入到丙烯酸的溶液中去；

(4)將容器抽空灌氮。稱取0.30-0.50g引發劑過硫酸銨(APS)于燒杯中，加蒸餾水配成溶液；

(5)將APS溶液注入到前面的反應液中，在40-60℃水浴中反應12-48小時。反應結束后，將所得到的膜從玻璃片上輕輕剝下，浸入蒸餾水中去除未反應的單體AA和催化劑等，約6小時換一次水，洗三天左右，接著調整玻璃片的厚度，隨后將洗好的PAA貼在一塊玻璃板上，形成新的模具；

(6)把提純過的0-6g丙烯酰胺單體溶解在水中，用NaOH溶液將溶液的pH值調到7.0-8.0。采用相同的方法加入同樣量的N，N-亞甲基雙丙烯酰胺(BAAm)，N，N，N’，N’-四甲基乙二胺(TEMED)，過硫酸銨(APS)。隨后，放入模具，將容器抽空灌氮在40-60℃水浴中反應3-9小時。反應結束后，將膜從玻璃片上輕輕剝下，浸入蒸餾水中去除未反應的單體AAm和催化劑等。約6小時換一次水，洗三天左右。

本發明的原料來源如下：