[發(fā)明專(zhuān)利]一種高性能水凝膠的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110154778.8
• 申請(qǐng)日: 2021-02-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112940289A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張愛(ài)民
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 張愛(ài)民
• 主分類(lèi)號(hào): C08J3/075
• 分類(lèi)號(hào): C08J3/075;C08J3/24;C08L83/07;C08L83/05;C08L33/02;C08L33/26;C08L5/04;C08K3/36;C08K3/16
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本發(fā)明公開(kāi)了一種高性能水凝膠的制備方法，1)、對(duì)多孔硅橡膠進(jìn)行表面處理，使其表面帶有極性基團(tuán)；2)、將硅烷偶聯(lián)劑或多官能團(tuán)環(huán)氧化合物與多孔硅橡膠表面的極性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，接枝可反應(yīng)基團(tuán)；3)、將水溶性單體的水溶液、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、水溶性高分子、無(wú)機(jī)鹽混合均勻，加入經(jīng)上述步驟2)處理后的多孔硅橡膠中，加熱反應(yīng)一段時(shí)間，便可得到高性能水凝膠。本發(fā)明提供的水凝膠，具備硅橡膠的高彈性與高韌性，從而賦予水凝膠較高的機(jī)械性能；多孔硅橡膠孔徑為微米尺度，且經(jīng)表面處理，能夠與水凝膠的單體通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合，相容性好；引入的水溶性高分子與多價(jià)無(wú)機(jī)鹽可發(fā)生物理交聯(lián)，與聚合形成水凝膠形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高其物理性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水凝膠的制備方法，尤其是涉及一種高性能水凝膠的制備方法。

背景技術(shù)

水凝膠是由三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高聚物和介質(zhì)共同組成的多元體系，因具有良好的吸水、保水、生物相容性及能對(duì)刺激產(chǎn)生相應(yīng)的智能特性等優(yōu)良性能，其應(yīng)用已滲入到農(nóng)、林、牧、園藝、沙漠防治、醫(yī)療衛(wèi)生、生物醫(yī)藥、建筑、石油化工、日用化工、食品、電子和環(huán)保等領(lǐng)域，并仍在向更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域拓展。

但絕大部分利用天然或合成材料制得的水凝膠機(jī)械性能都很差。普通結(jié)構(gòu)的水凝膠往往在較低含水量時(shí)具有一定的機(jī)械性能，而在較高含水量時(shí)(如質(zhì)量分?jǐn)?shù)＞90％)時(shí)機(jī)械強(qiáng)度顯著下降，甚至在極低的壓強(qiáng)下就發(fā)生碎裂，使其實(shí)際應(yīng)用受到限制。

因此，從加強(qiáng)水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度出發(fā)，通過(guò)多種組分的復(fù)合，制備抗壓性能好、機(jī)械強(qiáng)度高的復(fù)合凝膠材料將成為其研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明將多孔硅橡膠與水凝膠復(fù)合，提出了一種高性能水凝膠的制備方法。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種高性能水凝膠的制備方法，其特征在于：所述制備方法包括以下步驟：

步驟1)、提供一種多孔硅橡膠，對(duì)所述多孔硅橡膠進(jìn)行表面處理，使所述多孔硅橡膠的表面帶有極性基團(tuán)，所述極性基團(tuán)為羥基、羰基、醛基、羧基中的任意一種或幾種；

步驟2)、將硅烷偶聯(lián)劑或多官能團(tuán)環(huán)氧化合物覆于經(jīng)上述步驟1)處理后的多孔硅橡膠表面，使硅烷偶聯(lián)劑或多官能團(tuán)環(huán)氧化合物與所述多孔硅橡膠表面的極性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，在所述多孔硅橡膠表面接枝可反應(yīng)基團(tuán)；所述反應(yīng)溫度為20℃～150℃，反應(yīng)時(shí)間1～60分鐘；

步驟3)、將水溶性單體的水溶液、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、水溶性高分子、無(wú)機(jī)鹽混合均勻，加入經(jīng)上述步驟2)處理后的多孔硅橡膠中，加熱反應(yīng)一段時(shí)間，便可得到高性能水凝膠。

進(jìn)一步地，所述多孔硅橡膠的制備方法為：1)將100份含乙烯基聚硅氧烷、5～30質(zhì)量份有機(jī)氫聚硅氧烷、0.01～1質(zhì)量份硅氫加成催化劑、20～500質(zhì)量份含水高吸水性樹(shù)脂、0.1～5質(zhì)量份硅油表面活性劑混合均勻；2)將步驟1)中的混合物在50～200℃下進(jìn)行加熱固化反應(yīng)，得到硅橡膠；3)將步驟2)中得到的硅橡膠干燥、除水，得到多孔硅橡膠。

更進(jìn)一步地，所述含乙烯基聚硅氧烷為含有兩個(gè)或兩個(gè)以上乙烯基的聚二有機(jī)基硅氧烷；所述有機(jī)氫聚硅氧烷為含有三個(gè)及以上Si-H的有機(jī)氫聚硅氧烷；所述高吸水性樹(shù)脂為聚丙烯酸及其鹽、聚丙烯酰胺交聯(lián)網(wǎng)狀聚合物；所述硅氫加成催化劑為鉑金屬配合物催化劑；所述硅油表面活性劑為聚有機(jī)硅氧烷-聚氧乙烯共聚物。

進(jìn)一步地，步驟1)中，所述表面處理的方法為紫外光照射處理法或等離子體表面處理法；所述紫外光照射處理法中紫外光的波長(zhǎng)為170～260nm，時(shí)間為1～120分鐘。

進(jìn)一步地，所述硅烷偶聯(lián)劑包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一種；所述多官能環(huán)氧化合物包括三羥甲基丙烷三縮水甘油醚、三羥甲基乙烷三縮水甘油醚、聚丙三醇三縮水甘油醚、丙氧基甘油三縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚、四縮水甘油醚四苯基乙烷、三縮水甘油醚三苯基甲烷、四縮水甘油基二氨基二苯基甲烷中的至少一種。