[發明專利]一種Mxene-聚丙烯酸復合水凝膠及其制備方法

在審

• 申請號: 202011106618.8
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112210090A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 高群;宋鵬
• 申請（專利權）人: 淄博宏達助劑有限公司
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L33/02;C08K9/04;C08K7/00;C08K3/14;C08F220/06;C08F222/38
• 代理公司: 北京漢之知識產權代理事務所(普通合伙) 11479
• 代理人: 許驊

本發明提供一種Mxene?聚丙烯酸復合水凝膠及其制備方法，在制備上述Mxene?聚丙烯酸復合水凝膠時，首先對Mxene材料進行表面改性，本發明采用易于取得且成本低廉的表面改性劑(例如十六烷基三甲基溴化銨)對Mxene材料進行表面改性，降低了整個方法的成本。并且本發明所采用的試劑或原料均是無毒無污染的，得到的水凝膠也是環境友好型材料。整個方法工藝簡單、操作方便，適于批量生產。本發明的Mxene?聚丙烯酸復合水凝膠含有表面改性后的Mxene材料，因此，具有優異的力學性能和吸附能力，同時具有更強的生物相容性，由此使得Mxene?聚丙烯酸復合水凝膠的應用范圍更加廣泛。

技術領域

本申請涉及吸水性高分子水凝膠技術領域，具體涉及一種Mxene-聚丙烯酸復合水凝膠及其制備方法。

背景技術

交聯的高分子水凝膠是一種通過共價鍵、氫鍵、范德華力等作用相互交聯形成的水溶脹型的功能高分子吸水材料，具有三維網絡結構，在其主鏈或側鏈骨架上含有大量的親水基團(羥基、羧基等)，在溶脹后能與相當一部分水結合并形成氫鍵，從而具有一定的親水性，能夠吸附相當于自身質量幾十到幾百倍甚至上千倍的水或水溶液。同時還具有良好的溶脹性、生物相容性、無毒性、易回收性和可降解性能。水凝膠具有的優異性能已經并還在引起人們的廣泛興趣，使其研究與開發、生產與銷售得到長期發展。經過幾十年的發展，美國、日本、德國等發達國家的各大公司相繼成功開發出多種商品化的高吸水性聚合物。

聚丙烯酸水凝膠是一類具有高水含量的三維交聯的親水性聚合物網絡結構，性質柔軟，在水中能保持一定的形狀且不溶解，同時是具有較好的吸水性能的聚合物。高吸水性聚丙烯酸水凝膠在醫藥傷口敷料、藥物釋放載體、水土保濕劑、化妝品等方面都有應用，已經成為了極具商業價值的功能性高分子材料。由于交聯結構的存在，聚丙烯酸水凝膠在水中可充分溶脹而不會溶解。近年來，水凝膠的應用領域日益擴展，目前已經在吸附，催化，吸水劑，組織工程，藥物載體，廢水處理和化學傳感器等領域得到發展。然而，由于較弱的機械性能，聚丙烯酸水凝膠的應用范圍也遭受嚴重限制。這也為我們采取其他措施增強傳統水凝膠材料的吸水性和力學性能埋下伏筆。

研究發現，將微/納米填充體引入聚合物網絡，是制備高吸水性復合水凝膠材料的一種有效方式。Mxene是一種新興的二維材料，具有出色的生物相容性，離子嵌入能力和親水性。然而在將Mxene應用于復合水凝膠材料中通常面臨著工藝復雜、成本高等問題，因此，有必要提供一種能夠在低成本的基礎上實現Mxene在復合水凝膠材料制備中的應用。

發明內容

針對現有技術中的上述問題及缺陷，本發明提供一種Mxene-聚丙烯酸復合水凝膠及其制備方法。本發明的上述方法采用低成本的表面改性劑對刻蝕后的MXene材料進行表面處理，得到能夠在聚合物中具有高穩定性及高分散性的MXene材料。含有該改性后的Mxene材料的復合水凝膠具有較強的吸附能力和生物相容性，復合水凝膠的機械強度得到很大的提高。并且在復合水凝膠中Mxene材料無析出、絮集等現象。

根據本發明的第一方面，提供一種Mxene-聚丙烯酸復合水凝膠，其包括聚丙烯酸及二維Mxene材料，

在Mxene-聚丙烯酸復合水凝膠中，所述二維Mxene材料作為聚合物增強體，均勻分散在所述聚丙烯酸中。

可選地，所述二維Mxene材料為經十六烷基三甲基溴化銨表面改性的二維Mxene材料。

可選地，所述二維Mxene材料為經二維層狀Ti₃C₂。

本發明還提供了一種Mxene-聚丙烯酸復合水凝膠的制備方法，該方法包括以下步驟：

制備Mxene均勻溶液：在分散有二維Mxene材料的溶液中加入表面改性劑，超聲分散形成Mxene均勻溶液；

制備Mxene/丙烯酸混合溶液：向所述Mxene均勻溶液中加入丙烯酸單體，攪拌至混合均勻；