[發(fā)明專利]碳納米管增強(qiáng)溫敏性復(fù)合水凝膠及輻射制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710055155.5
• 申請(qǐng)日: 2007-09-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101143914A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱誠(chéng)身;楊明成;何素芹;劉文濤;李中原;宋紅艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號(hào): C08F220/56
• 分類號(hào): C08F220/56;C08F226/10;C08K3/04;C08J3/075
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司
• 代理人: 張鳳姣;蔡淑媛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種輻射制備新型高分子材料——復(fù)合水凝膠及制備方法，特別是涉及一種碳納米管增強(qiáng)溫敏性復(fù)合水凝膠及輻射制備方法。

背景技術(shù)

高分子水凝膠是由親水性三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物和水組成，是一種能顯著的溶脹于水但在水中并不能溶解的親水聚合物凝膠。智能水凝膠是當(dāng)前最引人關(guān)注的一類水凝膠，聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPA)水凝膠是此類凝膠的一個(gè)典型代表。PNIPA水凝膠在32℃附近存在低臨界相轉(zhuǎn)變溫度(LCST)，當(dāng)環(huán)境溫度低于LCST時(shí)，PNIPA水凝膠吸水溶脹；當(dāng)環(huán)境溫度高于LCST時(shí)，PNIPA水凝膠會(huì)發(fā)生從高溶脹到消溶脹狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。基于PNIPA水凝膠這種對(duì)溫度敏感的性質(zhì)，它已被應(yīng)用于藥物的控制釋放、酶的固定化和循環(huán)吸收劑等領(lǐng)域。

但是傳統(tǒng)的PNIPA水凝膠存在響應(yīng)速率慢、機(jī)械性能差，尤其表現(xiàn)為強(qiáng)度低、脆性大，因而在應(yīng)用上受到極大地限制。近年來(lái)，出現(xiàn)了三種新型的高強(qiáng)度水凝膠的合成方法：拓?fù)淠z、互穿網(wǎng)絡(luò)凝膠、納米復(fù)合凝膠。與其它兩種凝膠的合成方法相比，納米復(fù)合凝膠是通過(guò)原位自由基聚合形成的新結(jié)構(gòu)，合成工藝簡(jiǎn)單，凝膠的機(jī)械強(qiáng)度性能大大提高。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明目的在于利用碳納米管超強(qiáng)的力學(xué)性能，將碳納米管引入溫敏性水凝膠網(wǎng)絡(luò)中，制備出一種響應(yīng)速率快、機(jī)械性能好，強(qiáng)度高應(yīng)用范圍廣的碳納米管增強(qiáng)溫敏性復(fù)合水凝膠；

本發(fā)明的另一目的在于提供一種碳納米管增強(qiáng)溫敏性復(fù)合水凝膠的輻射制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是以下述方式實(shí)現(xiàn)的：

一種碳納米管增強(qiáng)溫敏性復(fù)合水凝膠，它由下述重量比的成分組成：0.1～5％的碳納米管、3～20％單體、交聯(lián)劑、余量為水，交聯(lián)劑的重量為單體重量的1～5％、碳納米管直徑為20～30nm。

所說(shuō)的單體為N-異丙基丙烯酰胺(NIPA)或N-異丙基丙烯酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)兩種單體。

所說(shuō)的交聯(lián)劑為N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)、N，N′-二烯丙基酒石酸二酰胺或羥甲基丙烯酰胺。

所說(shuō)的碳納米管為分別經(jīng)過(guò)⁶⁰Coγ-射線輻射150kGy和80～86℃下混酸氧化2h后的產(chǎn)物，其目的在于提高碳納米管在單體水溶液聚合反應(yīng)體系中的穩(wěn)定性；

混酸為濃硫酸和發(fā)煙硝酸，其體積百分比為：濃硫酸∶發(fā)煙硝酸＝3∶1。

上述碳納米管增強(qiáng)溫敏性復(fù)合水凝膠的輻射制備方法，包括以下步驟：

(1)利用超聲波分散，按重量百分比濃度0.1～5％的碳納米管均勻分散到去離子水中；

(2)在上述溶液中分別加入單體和交聯(lián)劑，單體的重量百分比濃度按3～20％，交聯(lián)劑的質(zhì)量為單體的1～5％；

(3)向步驟(2)所得溶液中通入惰性氣體N₂，以除去體系中O₂，密封后，利用功率為400W的超聲波分散1h，形成穩(wěn)定的聚合反應(yīng)體系；

(4)將步驟(3)所得聚合反應(yīng)體系置于輻射場(chǎng)中，在室溫下，經(jīng)⁶⁰Coγ-射線或電子束輻射6-22kGy，進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)；

(5)將步驟(4)所得產(chǎn)物浸泡于去離子水中，未除去反應(yīng)的單體和交聯(lián)劑，制得所述的復(fù)合水凝膠。

復(fù)合水凝膠在25℃的平衡溶脹度(SR)為14.45，最大壓縮力為2.98N。

碳納米管是一種新型碳材料，具有獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)及磁學(xué)性能，在高分子材料增強(qiáng)、功能材料制備和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域顯示出誘人的潛在應(yīng)用價(jià)值和前景，吸引了越來(lái)越多研究者的關(guān)注。

本發(fā)明的積極效果是：本發(fā)明將碳納米管引入溫敏性水凝膠網(wǎng)絡(luò)中，既保持了凝膠原有的溫度響應(yīng)性能，又使凝膠的力學(xué)性能得到明顯提高。另外，本發(fā)明的碳納米管增強(qiáng)溫敏性復(fù)合水凝膠的制備是通過(guò)在常溫下采用⁶⁰Coγ-射線或電子束輻射技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，該制備方法不需要添加引發(fā)劑，產(chǎn)品中不存在引發(fā)劑殘留，在一定程度上提高了水凝膠的純度；同時(shí)，該制備工藝技術(shù)簡(jiǎn)單，且易于控制。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和對(duì)照例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

實(shí)施例1(對(duì)照例)