[發明專利]陽離子水凝膠材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410192420.4
• 申請日: 2014-05-08
• 公開（公告）號: CN103962111A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 方潤;程賢甦
• 申請（專利權）人: 閩江學院
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;B01J39/18;C02F1/28;C02F1/42;C02F1/58
• 代理公司: 福州市鼓樓區京華專利事務所(普通合伙) 35212
• 代理人: 宋連梅

技術領域

本發明涉及一種陽離子水凝膠材料，及陽離子水凝膠材料的制備方法。

背景技術

陽離子水凝膠是一種適度交聯的親水性高分子材料，它具有三維交聯網絡結構，其網絡由大分子主鏈和陽離子型親水基團構成。當水凝膠材料與水接觸時，會由于親水作用和毛細管效應而吸水溶脹，而交聯結構則使其溶脹受到限制，表現出可溶脹不溶解的宏觀特性。由于其分子結構中含有大量陽離子基團(最常見的是季銨鹽基團)，因此陽離子水凝膠材料是一種典型的功能性高分子材料，廣泛應用于污水處理、藥物緩釋、離子交換等領域。

已見報道的陽離子水凝膠制備方法主要有以下幾種：1.陽離子單體通過自由基聚合或自由基共聚合制備陽離子水凝膠(饒品華等.磁性陽離子水凝膠的合成及其對六價鉻的吸附去除.環境化學，2011,30：1858-1863；董岸杰等.可再分散pH敏感型陽離子聚合物水凝膠亞微米粒及制備方法.CN200610130502.1)；2.以殼聚糖等天然高分子材料為原料進行化學改性制備陽離子水凝膠(沈軍等.殼聚糖-磷酸化殼聚糖聚電解質復合物水凝膠的組裝與仿生礦化.中國組織工程研究與臨床康復，2010,14:8814-8817)。其中，采用自由基聚合和自由基共聚合法制備陽離子水凝膠時，常用的陽離子單體原料主要是二甲基二烯丙基氯化銨、乙烯亞胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、乙烯基吡咯烷酮等，常用的交聯劑為N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺；采用化學改性法時，常用的原料主要是改性殼聚糖、改性明膠等。

目前已有的陽離子水凝膠制備工藝所采用的陽離子原料均為精細化工產品，原料價格昂貴導致凝膠材料生產成本較高。此外，已有工藝對于水凝膠材料中的陽離子凝膠相均采用一步聚合的方法，難以針對材料的分子鏈和交 聯結構進行調控設計，這導致制備的凝膠材料結構和功能單一，在諸如凝膠溶脹率、凝膠形態、pH敏感性、吸附和離子交換能力等綜合應用性能方面無法做到靈活有效的調節和兼顧。

對此，申請人研發了一種水溶性陽離子聚合物并建立了一套合成該類聚合物的制備方法(參見中國專利《一種陽離子聚合物的配方及其制備方法》，申請號為201010165511.0)。本發明是在此基礎上，采用先預聚后交聯的分步聚合方法，以該類水溶性陽離子聚合物為原料，通過優選的交聯劑和交聯工藝，實現水溶性陽離子聚合物的交聯聚合，制備陽離子水凝膠材料。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一在于提供一種陽離子水凝膠材料，具有靈活可調的凝膠溶脹率、凝膠形態和pH敏感性，同時具有很強的吸附和離子交換能力。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題之一的：一種陽離子水凝膠材料，包括以下重量份數的各成分：

蒸餾水55-70份、陽離子聚合物25-40份、交聯劑1-5份、交聯助劑0.5-2份、堿調節劑0.2-2份和酸調節劑0-6份。

進一步地，所述交聯劑為聚乙二醇、聚乙烯醇、木質素、羥乙基纖維素、可溶性淀粉中的一種或多種任意組合。

進一步地，所述交聯助劑為多聚甲醛、乙二醛、戊二醛中的一種或多種任意組合。

進一步地，所述堿調節劑為氫氧化鈉、氨水、氫氧化鉀中的一種或多種任意組合。

進一步地，所述酸調節劑為硫酸、鹽酸、醋酸中的一種或多種任意組合。

進一步地，所述陽離子聚合物包括以下重量份數的各成分：

水20-50份、丙酮8-15份、胺5-20份、醛15-30份、堿調節劑3-5份、酸調節劑12-20份；

所述胺為二甲胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、己二胺中的一種 或多種任意組合；

所述醛為甲醛、乙醛、多聚甲醛中的一種或多種任意組合；

所述堿調節劑為氫氧化鈉、氨水、氫氧化鉀中的一種或兩種任意組合；

所述酸調節劑為硫酸、鹽酸、醋酸中的一種或多種任意組合。

本發明所要解決的技術問題之二在于提供所述的陽離子水凝膠材料的制備方法，具有成本低廉，合成工藝簡單易行的優點。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題之二的：一種所述的陽離子水凝膠材料的制備方法，其操作方法如下：