[發(fā)明專(zhuān)利]一種樹(shù)枝形有機(jī)蒙脫土增強(qiáng)水凝膠的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410199308.3
• 申請(qǐng)日: 2014-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104017141B
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王錦成;劉瑜琦;陳思浩;樓建中;甘文君;張書(shū)華;鄭曉昱;趙雯;袁章林;王軍華;曹付海;張廣建
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C08F285/00
• 分類(lèi)號(hào): C08F285/00;C08F220/54;C08F220/36
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 林君如

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水凝膠的制備方法，尤其是涉及一種樹(shù)枝形有機(jī)蒙脫土增強(qiáng)水凝膠的制備方法。

背景技術(shù)

水凝膠是一種適度交聯(lián)的親水性高分子，可在水中溶脹，但不溶解。水凝膠具有生物相容性，對(duì)外界刺激如pH、溫度和電場(chǎng)等具有良好的響應(yīng)性，被用于生物分離、醫(yī)藥緩釋等領(lǐng)域。水凝膠的溶脹能力與凝膠強(qiáng)度是衡量凝膠性能的重要指標(biāo)。就改善凝膠強(qiáng)度而言，目前有三種代表性的凝膠：拓?fù)淠z、納米復(fù)合凝膠和雙網(wǎng)絡(luò)凝膠。相比而言，有機(jī)-無(wú)機(jī)納米復(fù)合方法可改善凝膠的綜合性能，這一領(lǐng)域涉及有機(jī)無(wú)機(jī)和高分子等交叉學(xué)科，是目前的研究熱點(diǎn)。

聚(N-異丙基丙烯酰胺)水凝膠具有典型的溫度敏感性，在相轉(zhuǎn)變溫度附近發(fā)生體積突變，且其體積相轉(zhuǎn)變溫度為33℃，接近于人體溫度，因此，在生物、醫(yī)藥等許多領(lǐng)域顯示出良好的應(yīng)用前景。但化學(xué)交聯(lián)劑制備的聚(N-異丙基丙烯酰胺)水凝膠通常存在力學(xué)性能差、溶脹速率慢的缺點(diǎn)。

納米插層復(fù)合水凝膠比傳統(tǒng)聚合填充復(fù)合水凝膠強(qiáng)度高、韌性強(qiáng)及熱穩(wěn)定性優(yōu)良，加之易回收，屬于環(huán)境友好材料等優(yōu)點(diǎn)而備受重視。但僅僅依靠層狀硅酸鹽的交聯(lián)補(bǔ)強(qiáng)作用其效果還不能達(dá)到滿意水平。

樹(shù)枝形聚合物是近幾年誕生并得到迅速發(fā)展的、在材料科學(xué)領(lǐng)域里迅速升起的一顆新星。樹(shù)枝形聚合物具有內(nèi)部多孔的三維結(jié)構(gòu)，表面富集大量的端基，使大分子具有較佳的反應(yīng)活性；由于具有精確的分子結(jié)構(gòu)，樹(shù)枝形聚合物難以結(jié)晶，也無(wú)鏈纏繞，因而溶解性、相容性大大提高，但是如何將樹(shù)枝形聚合物應(yīng)用到凝膠的制備工藝中目前尚未有報(bào)道，例如申請(qǐng)?zhí)枮?00910154771.5的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了溶膠-凝膠改性的有機(jī)蒙脫土和改性用有機(jī)硅溶膠凝膠，該有機(jī)硅溶膠凝膠采用有機(jī)硅季銨鹽和含有活性官能團(tuán)的有機(jī)硅通過(guò)溶膠凝膠法制備得到。另外還公開(kāi)了溶膠-凝膠改性有機(jī)蒙脫土，該改性有機(jī)蒙脫土采用蒙脫石漿料中加入上述有機(jī)硅溶膠凝膠通過(guò)陽(yáng)離子交換插層反應(yīng)后分離和干燥制得，但是該專(zhuān)利中也沒(méi)有公開(kāi)將樹(shù)枝形聚合物應(yīng)用到凝膠聚合反應(yīng)中對(duì)提高凝膠性能產(chǎn)生一定影響的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率與溶脹率均大大提高的樹(shù)枝形有機(jī)蒙脫土增強(qiáng)水凝膠的制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種樹(shù)枝形有機(jī)蒙脫土增強(qiáng)水凝膠的制備方法，使用有機(jī)蒙脫土作為物理交聯(lián)劑，在聚(N-異丙基丙烯酰胺)水凝膠中引入樹(shù)枝形聚合物，利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合物(ATRP)技術(shù)將兩種聚合物復(fù)合在一起，具體采用以下步驟：

(1)有機(jī)化蒙脫土的溴化改性：

將有機(jī)蒙脫土置于冰水浴中并加入過(guò)量的三乙胺，然后向溶液中滴加2，2-溴異丁酰溴，反應(yīng)2～4h后，控制溫度為20～40℃反應(yīng)24～48h，產(chǎn)物經(jīng)乙醇洗滌，離心后真空干燥得到溴化有機(jī)蒙脫土；

(2)反應(yīng)單體的制備：

將丙烯酸甲酯和二乙醇胺溶于甲醇，在室溫及通氮?dú)馇闆r下攪拌30～50min后，升溫至20～40℃，保持3～5h，抽真空除去甲醇，得到的無(wú)色透明油狀物即為N，N-二羥乙基-3胺基丙酸甲酯；

(3)蒙脫土表面的ATRP聚合：

將溴化有機(jī)蒙脫土、CuCl、N，N-二羥乙基-3胺基丙酸甲酯加入到四氫呋喃和甲醇的混合溶劑中，通氮?dú)釴₂30min后，20～40℃反應(yīng)6～8h，反應(yīng)結(jié)束后離心，反復(fù)用洗滌，經(jīng)離心后，30～50℃下真空干燥24～48h得到樹(shù)枝形有機(jī)蒙脫土。

(4)增強(qiáng)水凝膠的制備：

將海藻酸鈉溶于去離子水中，超聲去泡，靜置，將樹(shù)枝形有機(jī)蒙脫土溶于去離子水，加入N-異丙基丙烯酰胺單體，混合均勻，將上述兩個(gè)溶液混合在一起，攪拌均勻，去泡，加入過(guò)硫酸混合均勻后，反應(yīng)12～24h，取出凝膠，浸泡在去離子水中24～48h，定時(shí)換水，去除雜質(zhì)，制備得到樹(shù)枝形有機(jī)蒙脫土增強(qiáng)水凝膠。

所述的有機(jī)蒙脫土為浙江豐虹粘土有限公司生產(chǎn)的DK系列產(chǎn)品。

步驟(1)中所述的三乙胺與2，2-溴異丁酰溴的摩爾比為1∶1～2。

步驟(1)中所述的三乙胺與2，2-溴異丁酰溴的摩爾比優(yōu)選1∶1。

步驟(2)中丙烯酸甲酯和二乙醇的摩爾比為1∶1。

步驟(3)中所述的的溴化有機(jī)蒙脫土、CuCl、N，N-二羥乙基-3胺基丙酸甲酯的質(zhì)量比為10000～20000∶15～25∶40～60。

步驟(4)中所述的海藻酸鈉、樹(shù)枝形有機(jī)蒙脫土、N-異丙基丙烯酰胺單體、過(guò)硫酸的質(zhì)量比為20～40∶10～20∶3～5∶0.01～0.03。