[發明專利]一種納米復合多重響應水凝膠的制備方法

在審

• 申請號: 201510635518.7
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN105131210A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 陳權;徐銳;姚大虎;付永豐
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/56;C08F220/06;C08F220/54;C08F226/06
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

技術領域

本發明涉及水凝膠的制備領域，具體的說是一種納米復合多重響應水凝膠的制備方法。

背景技術

水凝膠是由親水性聚合物構成的能在水中溶脹并保持大量水分而不被溶解得交聯網絡。它們在水中可溶脹至一定體積，并在一定條件下退水退溶脹，是一類集吸水、保水、控釋于一體的功能高分子材料。高分子水凝膠材料由于其獨特的結構特征及理化性能，在柔性化學機械器件、選擇性過濾、生物醫藥、組織工程等領域有著廣泛的應用前景。然而傳統化學交聯水凝膠的力學性能較差，在一定程度上限制了其應用范圍。目前，在提高水凝膠強度方面，新開發的主要有拓撲結構水凝膠、納米結構水凝膠、雙網絡水凝膠。其中納米復合水凝膠的具有制備方法簡單，可重復性好的優點。但目前廣泛使用的納米粒子主要是鋰藻土，但是鋰藻土為納米材料時，所選用的有機單體必須是非離子型的單體，而且制備的水凝膠強度還有待提高。目前關于納米水凝膠采用RAFT聚合在能夠導電的氧化石墨烯片層間插層聚合的報道非常少，更少見到采用RAFT聚合來合成納米復合水凝膠的報道。

發明內容

針對上述傳統化學交聯水凝膠的力學性能較差、制備的水凝膠強度還有待提高的問題，本發明提供一種納米復合多重響應水凝膠的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種納米復合多重響應水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

（1）氧化石墨烯表面接枝RAFT試劑的制備

將氧化石墨烯溶入有機溶劑中，充分攪拌后超聲使石墨烯片層充分分離，之后加入干燥的RAFT試劑，室溫下攪拌10～20min，再加入脫水劑和催化劑，室溫下攪拌15～24h，反應完成后，旋蒸除去溶劑，用二氯甲烷洗去過量的RAFT試劑，余下部分為氧化石墨烯接枝物，真空條件下干燥備用；

（2）氧化石墨烯表面接枝均聚物的細乳液聚合反應

取步驟（1）所得氧化石墨烯接枝物加入到水中，充分超聲分散，然后向其中依次加入引發劑、單體和正十六烷，充分超聲分散，再加入乳化劑，攪拌1～1.5h，充分超聲分散，通氮氣10～15min，升溫至70～85℃開始反應，繼續通氮氣，經10～20h結束反應，冷卻到室溫，即可獲得納米復合水凝膠；

所述步驟（1）中的有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜或四氫呋喃；

所述步驟（1）中的脫水劑為N,N′-二環己基碳二酰亞胺、N,N'-二異丙基碳二酰亞胺或1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽；

所述步驟（1）中的催化劑為4-二甲氨基吡啶或1-羥基苯并三氮唑；

所述步驟（2）中引發劑為偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈、偶氮二異丁酸二甲酯、偶氮二異丁脒鹽酸鹽、偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽或4,4’-偶氮二(4-氰基戊酸)；

所述步驟（2）中的單體為丙烯酰胺、丙烯酸、4-乙烯基吡啶、N-異丙基丙烯酰胺中的一種或其任意組合；

所述步驟（1）中各組分的用量如下，氧化石墨烯的質量：占體系總質量的0.2～10%，RAFT試劑的質量：占體系總質量的0.5～20%，脫水劑的質量：占體系總質量的0.5～20%，催化劑的質量：占體系總質量的0.1～5%；

所述步驟（2）中各組分的用量如下，氧化石墨烯接枝物10～20mg，水10～50mL，引發劑0.1～0.2mg，單體3～6g，正十六烷0.1～0.2g，乳化劑0.05～0.1g；

所述步驟（2）中的乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉。

本發明的有益效果：

本發明提供的納米復合多重響應水凝膠的制備方法，加入的氧化石墨烯具有和鋰藻土類似的片層結構，同時氧化石墨烯的表面具有豐富的羥基和羧基官能團，能與帶有羧基的RAFT發生酯化反應，再通過RAFT聚合在氧化石墨烯表面接枝上精密的聚合物，由于氧化石墨烯充當交聯點，可以提高水凝膠的強度和力學性能，同時可以克服鋰藻土體系不能使用離子型單體的缺點；通過RAFT聚合，在氧化石墨烯上接枝的聚合物為均聚物或嵌段共聚物，其分子量可控，分子量分布指數較窄（PDI=1.10-1.38），摩爾接枝率較高；該方法簡單，原料選擇范圍大。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明做進一步的闡述。

一種納米復合多重響應水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

（1）氧化石墨烯表面接枝RAFT試劑的制備