[發(fā)明專利]一種氧化石墨烯/聚（N-異丙基丙烯酰胺）復(fù)合水凝膠的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110458092.4
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102580633A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬曉梅;李艷紅;王文超;紀(jì)全;夏延致
• 申請（專利權(quán)）人: 青島大學(xué)
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化石墨烯/聚(N-異丙基丙烯酰胺)復(fù)合水凝膠的制備方法，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

智能水凝膠是一類對外界刺激(如溫度、pH值、溶劑、鹽濃度、光、電等)能產(chǎn)生敏感響應(yīng)的水凝膠。由于其獨特的刺激響應(yīng)性，在許多領(lǐng)域尤其是生物醫(yī)用領(lǐng)域(如生物傳感、分子分離、活性酶的固定、組織工程、人造肌肉、藥物載體等方面)具有重要地位和獨特用途，受到廣泛的關(guān)注。其中溫敏性聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝膠由于其體積相轉(zhuǎn)變溫度在人體正常生理溫度附近最受關(guān)注。但傳統(tǒng)的大尺寸PNIPAM水凝膠(macroscopic?hydroge1s)在溶脹狀態(tài)時的力學(xué)性能差，質(zhì)脆易碎，因而大大限制了其應(yīng)用。為了改善水凝膠的機械強度，研究人員已經(jīng)作了一些研究工作，如通過在聚合物網(wǎng)絡(luò)中引入粘土等無機物增強凝膠網(wǎng)絡(luò)的強度；構(gòu)建具有規(guī)則構(gòu)造的水凝膠；形成完全互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(full-IPN)或半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(Semi-IPN)水凝膠。但迄今關(guān)于氧化石墨烯(GO)增強PNIPAM水凝膠的研究鮮有報道。?

石墨烯是二維結(jié)構(gòu)的碳納米薄膜材料，其厚度僅有0.34nm左右、片層寬度為幾個微米，幾乎完全透明，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能和超大的比表面積，是目前已知的強度最高的材料。自2004年英國科學(xué)家Andre?Geim等采用微機械剝離法首次獲得石墨烯以來，由于其具有許多獨特的性能很快成為許多領(lǐng)域科學(xué)家關(guān)注的焦點。氧化石墨烯(GO)是部分sp²雜化的碳原子網(wǎng)絡(luò)被破壞，結(jié)構(gòu)中帶有羥基、環(huán)氧基和羧基等活性基團的石墨烯。與石墨烯比，氧化石墨烯的電學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性能和熱學(xué)性能雖然有所降低，但其中的含氧活性基團使其具有更好的可修飾性、在水和許多有機溶劑中能形成穩(wěn)定的分散液，并且氧化石墨烯是化學(xué)剝離法制備石墨烯的中間物質(zhì)，容易獲得，因此作為高分子材料納米增強改性劑，氧化石墨烯具有廣闊的發(fā)展前景。?

發(fā)明內(nèi)容

基于上述研究背景，本發(fā)明提供一種氧化石墨烯/聚(N-異丙基丙烯酰胺)復(fù)合水凝膠的制備方法。?

其技術(shù)解決方案是：?

一種氧化石墨烯/聚(N-異丙基丙烯酰胺)復(fù)合水凝膠的制備方法，其包括以下步驟：?

(1)將氧化石墨置于水中，超聲分散30～60min，得到氧化石墨烯膠體溶液；?

(2)向步驟(1)中得到的氧化石墨烯膠體溶液中加入N-異丙基丙烯酰胺、交聯(lián)劑、引發(fā)劑1，攪拌溶解，得到混合溶液；?

(3)向步驟(2)中得到的混合溶液中充入氮氣以充分除氧，再向除去氧氣后的混合溶液中加入引發(fā)劑2，充分混合，置于25±1℃恒溫水浴槽中，恒溫反應(yīng)12小時，即得氧化石墨烯/聚(N-異丙基丙烯酰胺)復(fù)合水凝膠。?

步驟(1)中，氧化石墨烯膠體溶液的質(zhì)量濃度為0.003～0.03mg/L，優(yōu)選為0.003～0.017mg/L。?

上述步驟中，氧化石墨烯與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為1％～50％，優(yōu)選為1％～30％。?

步驟(2)中，交聯(lián)劑為N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺或多縮乙二醇二丙烯酸酯或多縮乙二醇二甲基丙烯酸酯，交聯(lián)劑的用量為N-異丙基丙烯酰胺質(zhì)量的2～5％，優(yōu)選為3～4％。?

步驟(2)中，引發(fā)劑1為亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉，引發(fā)劑1的用量為N-異丙基丙烯酰胺質(zhì)量的0.5～2％，優(yōu)選為1％。?

步驟(3)中，引發(fā)劑2為過硫酸鉀或過硫酸銨水溶液，過硫酸鉀或過硫酸銨的用量為N-異丙基丙烯酰胺質(zhì)量的0.5～2％，優(yōu)選為1％。?

步驟(1)中，所選用的氧化石墨按以下步驟制得：將360mL硫酸與40mL磷酸的混合物加入3.0g鱗片石墨與18.0g高錳酸鉀混合物中，升溫至50℃，攪拌12h，然后將反應(yīng)物冷卻至室溫，倒入含有3mL30％H₂O₂的400mL冰水中，離心分離，離心速度4000rpm，除去上清液，固體物分別用200mL水洗滌、離心分離，200mL?30％NCl洗滌、離心分離，200mL乙醇洗滌、離心分離，最后將得到的固體物質(zhì)冷凍干燥即得氧化石墨。?

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：?

本發(fā)明制得的氧化石墨烯/聚(N-異丙基丙烯酰胺)復(fù)合水凝膠具有良好的溫度響應(yīng)性與力學(xué)性能，在生物醫(yī)用領(lǐng)域(如組織工程、藥物的控釋等方面)有廣泛的應(yīng)用前景。?

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)的描述。?

實施例1?