[發(fā)明專利]以有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化微球?yàn)榻宦?lián)點(diǎn)的納米復(fù)合凝膠的制備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910049271.5
• 申請(qǐng)日: 2009-04-14
• 公開（公告）號(hào): CN101524630A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱美芳;武永濤;朱苞蕾;范青青;俞昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J13/02
• 分類號(hào): B01J13/02
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 黃志達(dá);謝文凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬納米復(fù)合凝膠的制備領(lǐng)域，特別是涉及以有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化微球?yàn)榻宦?lián)點(diǎn)的納米復(fù)合凝膠的制備。

背景技術(shù)

高分子凝膠是由高分子與溶劑組成一個(gè)高分子三維網(wǎng)絡(luò)體系，體系具有親溶劑性，能在溶劑中溶脹，但不溶解。一般分為以水為溶劑的水凝膠和以有機(jī)溶劑為溶劑的液凝膠兩類。水凝膠是水作溶劑的溶脹交聯(lián)的親水性高分子而成的粘彈體，是一種特殊的軟濕性材料。自然界中，生物活體組織大部分都是由水凝膠組成，不只是皮膚、眼睛、組織器官，還包括牙齒、骨頭和指甲等。因此人工合成水凝膠材料在物理性質(zhì)方面比其它任何人工合成材料更像活體組織，因而廣泛的應(yīng)用于醫(yī)療及生體組織工程中。此外，水凝膠由于其特殊的理化性能，在日常生活用品、工業(yè)用品以及化學(xué)機(jī)械領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。

然而，高分子凝膠一般靠分子鏈間的化學(xué)交聯(lián)而成，從而造成交聯(lián)密度不均，造成了受力時(shí)的應(yīng)力集中，使其力學(xué)性能差，嚴(yán)重限制了其在各方面的應(yīng)用。

近年來，Haraguchi等報(bào)道了納米復(fù)合凝膠，以鋰皂石為交聯(lián)劑，以聚合物與粘土間的相互作用為交聯(lián)作用，原位聚合生成的粘土/聚合物復(fù)合水凝膠。它與傳統(tǒng)的粘土/聚合物水凝膠不同之處在于，僅用粘土作為交聯(lián)劑，未加入化學(xué)交聯(lián)劑形成共價(jià)鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而避免了化學(xué)交聯(lián)劑反應(yīng)時(shí)形成交聯(lián)密度不均勻的網(wǎng)絡(luò)，從而極大地提高了凝膠的力學(xué)性能。此外，凝膠的多功能化也得到了快速的發(fā)展，凝膠的功能化將使凝膠響應(yīng)更迅速、功能更全，并有利于凝膠在藥物緩釋系統(tǒng)、微通道體系等領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供以有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化微球?yàn)榻宦?lián)點(diǎn)的納米復(fù)合凝膠的制備，該方法工藝簡(jiǎn)單，聚合率高，得到的大分子微球復(fù)合水凝膠具有優(yōu)異的力學(xué)性能，此外該方法的原料選擇范圍大，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明的以有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化微球?yàn)榻宦?lián)點(diǎn)的納米復(fù)合凝膠的制備，包括：

(1)用作交聯(lián)點(diǎn)的有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化微球的制備

將粘土溶于含有濃度為0-0.5mol/L的電解質(zhì)的水溶液中，充分?jǐn)嚢韬蟪暿拐惩猎陔娊赓|(zhì)水溶液中充分剝離，之后將溶有引發(fā)劑及十六烷的疏水性單體在超聲過程中滴加到粘土溶液中，繼續(xù)超聲一段時(shí)間后加熱至70-80℃，在氮?dú)鈿夥障戮酆?-8小時(shí)，得到交聯(lián)點(diǎn)雜化微球乳液；聚合過程中各組分的含量如下，粘土的質(zhì)量：占體系總質(zhì)量的0.2％-20％，單體的含量：占體系總質(zhì)量的4％-50％，引發(fā)劑的含量：為單體質(zhì)量的0.5％-1％，十六烷的含量：為單體質(zhì)量的3％-6％；

(2)以雜化微球?yàn)榻宦?lián)點(diǎn)制備復(fù)合凝膠材料

交聯(lián)點(diǎn)雜化微球乳液(20g)，水溶性單體(5-10g)，水溶性引發(fā)劑(0.01-0.05g)，催化劑(8-24μl)混合得預(yù)聚液，預(yù)聚液在室溫下(20-30℃)聚合30-50小時(shí)，即可獲得納米復(fù)合凝膠。

所述步驟(1)電解質(zhì)為氯化鈉、氯化鉀或氯化鈣。

所述步驟(1)粘土是指在水中能完全片狀剝離的無(wú)機(jī)鋰皂石，如Laponite?RD、LaponiteRDS、Laponite?XLG及Laponite?XLS等所有Laponite系列粘土。

所述步驟(1)疏水性單體包括苯乙烯、丙烯酸脂類等可用于乳液聚合的單體。

所述步驟(1)引發(fā)劑選自過氧化二苯甲酰、偶氮二異丁腈、偶氮二異丁酸二甲酯、偶氮二異庚腈、偶氮二異戊腈等油溶性引發(fā)劑中的一種。

所述步驟(1)雜化微球粒徑為150-500nm，單分散性優(yōu)異，微球收率達(dá)98％以上。

所述步驟(2)水溶性單體為包括異丙基丙烯酰胺和丙烯酰胺在內(nèi)的所有丙烯酰胺系單體。

所述步驟(2)催化劑為N，N，N’，N’-四甲基乙二胺，三乙醇胺、代硫酸鈉中的一種。

所述步驟(2)水溶性引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉。

所述步驟(2)復(fù)合凝膠最大斷裂強(qiáng)度超過600KPa，最大斷裂伸長(zhǎng)超過3000％。

所述步驟(2)以異丙基丙烯酰胺為單體可合成具有溫度敏感性的納米復(fù)合凝膠。

本發(fā)明制備的復(fù)合凝膠利用無(wú)機(jī)粘土在油水界面的吸附，實(shí)現(xiàn)其在高分子微球表面的規(guī)則排列并起到穩(wěn)定微球的作用，制備雜化微球，然后利用單體在粘土表面的原位自由基聚合，合成了具有優(yōu)異力學(xué)性能的復(fù)合凝膠。首先制備交聯(lián)點(diǎn)微球，使無(wú)機(jī)粘土片均勻的排列在微球表面，然后攪拌中將丙烯酰胺或異丙基丙烯酰胺單體、無(wú)機(jī)過硫酸鹽引發(fā)劑配制成溶液滴加到微球乳液中，再滴加催化劑進(jìn)行反應(yīng)。

有益效果