[發(fā)明專利]一種抗干抗凍水凝膠制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010428913.9
• 申請(qǐng)日: 2020-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN111548446B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 竇新存;王培賢;王廣發(fā);蔡珍珍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C08F220/56
• 分類號(hào): C08F220/56;C08F222/38;C08F220/58;C08F220/54;C08F220/06;C08F120/58;C08F120/56;C08F2/50;C08F2/44;C08K3/30;C08K3/32;C08K5/09;C08K5/053;G01N21
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務(wù)所(普通合伙) 65106
• 代理人: 張莉

本發(fā)明所述的一種抗干抗凍水凝膠制備方法，該方法是由單體、溶劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、添加劑和吸濕性分子制成，通過本發(fā)明所述方法獲得的抗干抗凍水凝膠，抗干性能為在濕度為11%?13%RH的干燥環(huán)境中室溫敞開放置1?7個(gè)月依然保持彈性，抗凍性能為在?50℃的真空干燥箱中真空干燥1?7天依然不凍結(jié)，保持良好的彈性。采用抗干抗凍水凝膠加載爆炸物檢測(cè)試劑，直接用于檢測(cè)相應(yīng)的爆炸物顆粒或者液體。從而解決以水凝膠為基底的檢測(cè)器件因?yàn)樵诹愣纫韵聝鼋Y(jié)或者在干燥的環(huán)境使用時(shí)失水而造成的抑制離子傳輸，進(jìn)而限制其在低溫和干燥環(huán)境中使用的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，具體提供一種抗干抗凍水凝膠制備方法。

背景技術(shù)

水凝膠基檢測(cè)基底，因?yàn)樗z富含水分的特性使其在藥物傳輸、傳感器搭建和組織工程、軟電子等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)的水凝膠因含有大量的溶解水，不可避免的會(huì)在零度以下凍結(jié)和在干燥的環(huán)境使用時(shí)干燥，從而限制離子的傳輸，這從根本上限制了其作為檢測(cè)基底在低溫和干燥環(huán)境中的使用。目前針對(duì)水凝膠抗凍和抗干性能的研究主要是加入抗凍劑，如甘油和乙二醇等(Angewandte Chemie International Edition2018,57,6568-6571)。中國(guó)專利(CN 108329497A)描述了一種抗凍保濕凝膠及其制備方法,方法是通過將水凝膠浸泡在抗凍保濕性的溶劑中，例如甘油、乙二醇等溶劑，通過溶劑和水凝膠中的溶劑交換實(shí)現(xiàn)水凝膠的保濕和抗凍性能。中國(guó)專利(CN 110408053A)描述了一種高強(qiáng)韌抗凍耐熱聚丙烯酰胺有機(jī)水凝膠及其制備方法,通過聚丙烯酰胺有機(jī)水凝膠在聚丙二醇中浸泡而制得。或者是加入高含水鹽(Applied Physics Letters 2014,105,151903.)，中國(guó)專利(CN109134762A)描述了一種高強(qiáng)度，抗凍，可導(dǎo)電的殼聚糖/丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠及其制備方法,通過將水凝膠浸泡在不同濃度的無機(jī)鹽溶液中形成物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)水凝膠，實(shí)現(xiàn)水凝膠的抗凍和導(dǎo)電性能。

目前為止，這些方法都是通過制備好的凝膠二次浸泡在甘油、乙二醇、無機(jī)鹽等溶液中進(jìn)行離子交換，通過增加水凝膠中水的蒸氣壓而實(shí)現(xiàn)抗干或者抗凍性能。這種浸泡方法要實(shí)現(xiàn)完全平衡的離子交換耗時(shí)較長(zhǎng)，操作繁瑣。另外，離子交換的方法，目前的發(fā)明專利還沒有提到通過在水凝膠中添加難揮發(fā)性的酸，通過難揮發(fā)性的酸與水分子之間形成的氫鍵作用實(shí)現(xiàn)水凝膠的保濕和抗凍性能這一類。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供了一種抗干抗凍水凝膠制備方法，該方法是由單體、溶劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、添加劑和吸濕性分子制成，通過本發(fā)明所述方法獲得的抗干抗凍水凝膠抗干性能為在濕度為11％-13％RH的干燥環(huán)境中室溫敞開放置1-7個(gè)月依然保持彈性，抗凍性能為在-50℃的真空干燥箱中真空干燥1-7天依然不凍結(jié)，保持良好的彈性。采用抗干抗凍水凝膠加載爆炸物檢測(cè)試劑，直接用于檢測(cè)相應(yīng)的爆炸物顆粒或者液體。從而解決以水凝膠為基底的檢測(cè)器件因?yàn)樵诹愣纫韵聝鼋Y(jié)或者在干燥的環(huán)境使用時(shí)失水干燥而造成的抑制離子傳輸，從而限制其在低溫和干燥環(huán)境中的使用的問題。

本發(fā)明所述的一種抗干抗凍水凝膠制備方法，該方法是由單體、溶劑、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、添加劑和吸濕性分子制成，其中：

單體為：丙烯酰胺、N-(異丁氧基)甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N,N'-羥甲基丙烯酰胺、N,N-甲基丙烯酰胺、N-羥乙基丙烯酰胺或N,N-亞甲基雙丙烯酰胺；

溶劑為：水、二氯甲烷或叔丁醇；

交聯(lián)劑為：N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺或N,N’-二異丙基碳化二亞胺；

引發(fā)劑為：四甲基乙二銨、過硫酸銨、亞硫酸氫鈉、HOMPP、二苯甲酮或2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮；

添加劑為：黏土、聚乙二醇、聚乙烯醇或海藻酸鈉；

保濕性分子為：硫酸、磷酸、丙烯酸、丁酸、己酸、苯甲酸、油酸、亞油酸或甘油；

具體操作按下列步驟進(jìn)行：