[發明專利]一種冰凍-光照致孔制備多孔水凝膠的方法

有效

• 申請號: 201610054637.8
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105646929B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 趙騫;吳晶軍;謝濤;陳狄
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C08J9/00
• 分類號: C08J9/00;C08J3/28;C08J3/075;C08F220/56;C08F222/38;C08F220/58;C08F251/00;C08G65/48
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公布了一種冰凍?光照致孔制備多孔水凝膠的方法，包括如下步驟：(1)合成含有可逆交換鍵的水凝膠；(2)將所述水凝膠進行冰凍，在持續冰凍的狀態下進行光照使可逆交換鍵之間可逆交換；(3)將水凝膠解凍后與水接觸，得到多孔水凝膠。本發明公布的多孔水凝膠分子結構內含有雙硫鍵、酰腙鍵、苯硼酸鍵、金屬配位鍵、環糊精主客體作用鍵之一的可逆交換鍵，體系內同時含有催化上述可逆交換鍵進行交換重組的光致催化劑。本發明公布的方法簡單易操作，適用范圍廣，且通過光照的控制非常利于制備具有空間分布的多孔結構的水凝膠。

技術領域

本發明屬于新型功能材料領域，涉及一種冰凍-光照致孔制備多孔水凝膠的方法。

背景技術

水凝膠是一類被水所溶脹的交聯聚合物網絡，集吸水、保水、緩釋等特性一體，廣泛用于工農業及醫療衛生領域(Qiu,Adv.Drug Deliver.Rev.,2001,53:321-339最好補充文章題目)，相關產品有隱形眼鏡、高吸水樹脂、植物保水劑等等。

普通水凝膠其聚合物網絡呈現出數納米至數十納米的網孔，網孔被水分子所充滿，但網孔中的水分子與聚合物鏈段有較強作用力，難以流動，所以習慣上稱為無孔水凝膠。相比之下，多孔水凝膠一般特指具有數微米至數百微米大孔結構的水凝膠，其大孔中的水與聚合物水凝膠孔壁作用力弱，可以自由流動。多孔水凝膠具有較強的環境敏感性，較大的比表面積，從而在污水處理、固定化酶觸反應、微生物色譜分離等工業技術領域具有良好應用(Mattiasson,Trends.Biotechnol.,2003,21:445-451)。

傳統制備多孔水凝膠的方法有相分離法、原位發泡法、模板致孔法與冰凍致孔法(Zhao,SoftMatter,2008,4:385-391)。以相分離法所制備的水凝膠往往孔徑小且孔隙率低；原位發泡法工藝較難控制，所得水凝膠機械強度差；模板致孔法步驟多，惰性模板不易完全除盡；而冰凍致孔法工藝流程簡單，不須額外添加有機溶劑或者致孔劑，并能方便地調控孔徑、孔隙率與孔形貌(如規則取向性多孔結構)等參數，在凝膠致孔方面顯示出了良好性能。冰凍致孔法包括冰凍聚合法與冰凍干燥-水合法。冰凍聚合法是在單體水溶液聚合制備水凝膠的過程中，先將體系溫度降低到水的冰點以下，使部分水結晶成細小冰晶，該細小冰晶中不含有聚合單體，然后在體系處于冰凍的狀態時進行聚合反應。反應結束后，小冰晶熔融將產生多孔結構(Lozinsky,Russ.Chem.Rev.,2002,71:489-511)。冰凍干燥-水合法則是將普通無孔的水凝膠冰凍干燥之后重新水合，從而得到多孔水凝膠(Takahashi,Bull.Chem.Soc.Jpn.,1997,70:1289-1295)。但是采取冰凍聚合法致孔往往對聚合單體具有選擇性，并不適宜酸性或者偏酸性的單體，于此同時采用冰凍干燥-水合法雖然對單體沒有要求，但是由于聚合物網絡具有一定的恢復能力，所得材料孔徑小、孔隙率低。從而需要設計一種能夠將凝膠合成與冰凍致孔解耦，同時能夠將冰晶撐開的分子鏈段進行永久塑性形變，使在冰晶融化后，聚合物網絡不發生回彈的新型致孔的方法。

發明內容

本發明提供了一種冰凍-光照致孔制備多孔水凝膠的方法。本發明提供的方法將水凝膠合成與致孔兩個過程分離開來，通過冰凍條件下的光照致孔，方法簡單、實用性強，且可得到具有空間分布孔結構的多孔水凝膠。

一種冰凍-光照致孔制備多孔水凝膠的方法，包括如下步驟：

(1)合成含有可逆交換鍵的水凝膠；

(2)將所述水凝膠進行冰凍，在持續冰凍的狀態下進行光照使可逆交換鍵之間進行可逆交換重組；

(3)將水凝膠解凍后與水接觸，得到多孔水凝膠。