[發明專利]一種基于水性ATRP聚合法的復合型水凝膠

有效

• 申請號: 201611254085.1
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106633110B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 許鈞強;謝義鵬;康倫國;姚東生
• 申請（專利權）人: 合眾（佛山）化工有限公司;韶關市合眾化工有限公司
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08F220/58;C08F220/54;C08L33/24;C08L5/04;C08L1/28;C08K9/10;C08K7/24
• 代理公司: 深圳瑞天謹誠知識產權代理有限公司 44340
• 代理人: 李秀娟

本發明涉及一種基于水性ATRP聚合法的復合型水凝膠，采用ATRP活性原子轉移自由基聚合法，引發單體聚合、交聯，同時ATRP聚合物與碳納米管交織開來形成均勻分散液，之后ATRP的氨基配位點、羧甲基殼聚糖羧基與鈣離子配位，為重金屬離子提供吸附空間；ATRP聚合法能制成分子量分布窄，分子量、交聯密度可控，分子結構一致、均勻，具有三維網狀結構高分子復合水凝膠；本發明提供一種基于水性ATRP聚合法的復合型水凝膠的制備方法。碳納米管比表面積較大，其表面的孔為金屬離子等提供空間，而多糖/陰離子型多糖，能與金屬離子緊密結合，不容易發生脫附行為。本發明的一種復合型水凝膠對金屬離子的吸附效率高，應用前景廣泛。

技術領域

本發明涉及一種水凝膠的制備方法，尤其涉及一種基于水性ATRP聚合法的復合型水凝膠，屬于水凝膠環保技術領域。

技術背景

近年來，隨著碳納米管的制備與研究的深入、其特殊的比表面積、催化性能、導電性能等的發現，使碳納米管在儲氫領域、吸波材料領域、催化劑領域、電容器、電容器領域、導電陶瓷領域具有廣泛的應用前景。但碳納米管極易團聚，一定程度上影響其性能，而活性碳納米管比表面積有所提高、孔徑分布變寬，拓寬了碳納米管的應用廣度和深度。

因多數天然高分子吸水性、保水性較好，天然高分子改性水凝膠在各個領域得到了廣泛應用。在天然高分子中引入羧基羧基可以與溶液中的金屬離子配位，吸附溶液中的金屬離子，從而達到凈化污水的目的，羧甲基纖維素、羧甲基殼聚糖等已經在吸附型水凝膠領域廣泛應用。

水凝膠因其獨特的三維網狀結構、較高的吸附量、較好的吸附速率、良好的可再生性在金屬離子吸附領域引起了人們的廣泛關注。水凝膠及其復合水凝膠的應用越來越廣泛。

中國專利CN201210332089.2公開了一種具有互穿聚合物網絡結構的金屬離子印跡水凝膠吸附材料及其制備方法，將丙烯酸類單體、丙烯酸類交聯劑和自由基引發劑，和乙烯醚類交聯劑、陽離子引發劑，和金屬鹽溶解在溶劑中混合均勻后，注入模具，經一步紫外光輻照固化5分鐘～1小時，將所得材料在鹽酸溶液中抽提，去除模板離子，得到金屬離子印跡水凝膠吸附材料。該發明具有優異的力學性能、較高的吸附容量以及較強的選擇吸附性。

現行關于水凝膠較多采用傳統的自由基聚合，自由基聚合在很短的時間內有成千上萬的單體才加反應形成聚合物鏈。同時由于單體反應時間非常快，導致聚合物鏈沒有時間形成松弛，在聚合物中形成微凝膠，導致水凝膠結構不均勻、很多性能受影響。活性可控自由基反應體系中，聚合物有充分的時間松弛，但關于活性可控自由基反應制備溫敏水凝膠的報道較少。

發明內容

本發明的首要目的旨在提供一種基于水性ATRP聚合法的復合型水凝膠。

本發明的另一目的提供一種基于水性ATRP聚合法的復合型水凝膠的制備方法。

為克服現有技術存在的缺點與不足，本發明所述的一種基于水性ATRP聚合法的復合型水凝膠，其特征在于，由于采用ATRP活性原子轉移自由基聚合法引發單體聚合、交聯，聚合物鏈可在聚合反應中處于松弛狀態，聚合反應生成分子量分布窄、且分子量、交聯密度可控的高分子水凝膠，且水凝膠組成一致、均勻；碳納米管比表面積較大，其表面的孔為金屬離子等提供空間；多糖/陰離子型多糖，例如羧甲基殼聚糖也可與金屬離子緊密結合，不容易發生脫吸附行為。

本發明的一種基于水性ATRP聚合法的復合型水凝膠，其制備方法包括如下步驟：

a)改性碳納米管分散液的制備：將碳納米管加入水中超聲分散配制成0.5mg/mL～1.0g/mL的碳納米管分散液；在惰性氣氛保護條件下，在室溫下將100～300份去離子水、50份碳納米管分散液、10～20份聚合單體加入到反應裝置中，攪拌，啟動冷凝裝置工作，然后依次加入0.4～0.8份催化劑、0.5～2.0份配體；待混合均勻后，繼續通氮氣0.5～1h，滴加0.8～1.5份引發劑至反應裝置中，滴加完畢后，密封反應裝置，在50～60℃反應2～5h，得改性碳納米管分散液；