[發(fā)明專利]一種光熱轉(zhuǎn)換水凝膠的制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110052047.2
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112679754B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃淼銘;孫志超;何素芹;魏叢;劉浩;劉文濤;劉玉坤;朱誠身
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08F220/54;C08K3/22;C08K3/34
• 代理公司: 鄭州翊博專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41155
• 代理人: 付紅莉;周玉青

本發(fā)明屬于高分子復(fù)合功能材料領(lǐng)域，公開了一種光熱轉(zhuǎn)換水凝膠的制備方法，包括以下步驟：（1）將二氧化鉬分散在水中，制備二氧化鉬分散液；（2）將鋰皂石溶解在水中，然后加入步驟（1）的二氧化鉬分散液，混合均勻，得到混合溶液；（3）在冰浴和氮氣氛圍下，將N?異丙基丙烯酰胺溶解于步驟（2）的混合溶液中，然后加入引發(fā)劑、交聯(lián)劑和助引發(fā)劑，混合均勻，得到混合預(yù)聚液；（4）將步驟（3）的混合預(yù)聚液注入模具內(nèi)，室溫下反應(yīng)24h，得到水凝膠。本發(fā)明制備的水凝膠具有顯著的光熱轉(zhuǎn)換效果、良好的透光性和力學(xué)性能、優(yōu)良的升降溫循環(huán)穩(wěn)定性，在智能水凝膠驅(qū)動器，遠(yuǎn)程光控微流閥，光熱理療片等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子復(fù)合功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種光熱轉(zhuǎn)換水凝膠的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

光響應(yīng)水凝膠作為智能水凝膠中的一種，主要通過光照射誘導(dǎo)作用使其具有可調(diào)控的智能化作用，與外界因素之間沒有直接的物理接觸，這一特點使光響應(yīng)水凝膠在軟體機(jī)器人、傳感器、微器件和藥物釋放等領(lǐng)域得到了廣泛的研究。

由于近紅外光輻照的強(qiáng)度、時間和位置可以很容易地進(jìn)行人為控制，因此，近紅外光被認(rèn)為是一種理想的觸發(fā)水凝膠的光響應(yīng)行為的光源。由熱敏性聚N-異丙基丙烯酰胺水凝膠和氧化石墨烯，碳納米管，四氧化三鐵納米粒子，金納米棒和二硫化鉬等近紅外光熱轉(zhuǎn)換填料相結(jié)合制備的復(fù)合水凝膠已經(jīng)被廣泛研究。然而，碳基納米材料在水凝膠體系分散性差，貴金屬納米材料制備成本高且具有一定的細(xì)胞毒性，過渡金屬雙鹵代物類光熱材料化學(xué)穩(wěn)定性差，在高溫或反復(fù)激光照射條件下容易被氧化，阻礙了其實際應(yīng)用。此外，傳統(tǒng)光熱填料摻入制備的復(fù)合水凝膠透明性極差，呈現(xiàn)全黑或顏色過深而完全不透光，無法在在可視化領(lǐng)域應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題和不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種光熱轉(zhuǎn)換水凝膠的制備方法及應(yīng)用。

為實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

第一方面，本發(fā)明提供了一種光熱轉(zhuǎn)換水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

（1）將二氧化鉬分散在水中，得到二氧化鉬分散液；

（2）將鋰皂石分散在水中，得到鋰皂石溶液，然后向鋰皂石溶液中加入步驟（1）得到的二氧化鉬分散液，混合均勻，得到混合溶液；

（3）在冰浴和惰性氣體氛圍下，將N-異丙基丙烯酰胺溶解于步驟（2）得到的混合溶液中，然后加入引發(fā)劑、交聯(lián)劑和助引發(fā)劑，混合均勻，得到混合預(yù)聚液；

（4）將步驟（3）得到的混合預(yù)聚液注入模具內(nèi)，室溫下反應(yīng)24h，得到水凝膠樣品。

根據(jù)上述的制備方法，優(yōu)選地，步驟（3）中所述N-異丙基丙烯酰胺與二氧化鉬分散液中二氧化鉬的質(zhì)量比為1：（0.003～0.015）。

根據(jù)上述的制備方法，優(yōu)選地，步驟（3）中所述N-異丙基丙烯酰胺與鋰皂石的質(zhì)量比為1: （0.05～0.3）；更加優(yōu)選地，N-異丙基丙烯酰胺與鋰皂石的質(zhì)量比為1:0.2。

根據(jù)上述的制備方法，優(yōu)選地，步驟（3）中所述引發(fā)劑為過硫酸銨；所述交聯(lián)劑為N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺；所述助引發(fā)劑為N,N,N’,N’-四甲基乙二胺。

根據(jù)上述的制備方法，優(yōu)選地，步驟（3）所述過硫酸銨與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為（0.01～0.04）：1；所述N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為（0.0005～0.004）：1；所述N,N,N’,N’-四甲基乙二胺的用量為10μL/1g N-異丙基丙烯酰胺；更加優(yōu)選地，過硫酸銨與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為0.02：1；所述N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為0.001：1。