[發(fā)明專利]一種強(qiáng)酸型水凝膠及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110486058.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN113150881A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉學(xué)民;吳珂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號(hào): C11D1/66
• 分類號(hào): C11D1/66;C11D3/04;C11D17/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 楊慧林

本發(fā)明公開了一種強(qiáng)酸型水凝膠及其制備方法，屬于精細(xì)化工領(lǐng)域。本發(fā)明強(qiáng)酸型水凝膠由強(qiáng)酸溶液與N?烷基吡咯烷酮組成。本發(fā)明利用N?烷基吡咯烷酮可有效的改變強(qiáng)酸溶液的物理形態(tài)，形成一種強(qiáng)酸型水凝膠。本發(fā)明制備過程簡單，制得的水凝膠可以長期穩(wěn)定保存，毒性低，對(duì)環(huán)境和生物安全性高，可廣泛應(yīng)用于廁所洗滌，或其他需要強(qiáng)酸的清洗場所，易于運(yùn)輸，有利于裝載強(qiáng)酸的容器的金屬緩蝕。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種強(qiáng)酸型水凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)

N-烷基吡咯烷酮具有五元環(huán)內(nèi)酰胺結(jié)構(gòu)，是生物質(zhì)平臺(tái)分子如丁內(nèi)酯、乙酰丙酸、谷氨酸等的重要衍生物，用作超級(jí)溶劑、皮膚保濕劑、表面活性劑及聚合物材料，也是潤濕劑、清潔劑、香波增稠劑、染發(fā)燙發(fā)調(diào)理劑的主要成分。但是，當(dāng)N-烷基吡咯烷酮的烷基碳數(shù)大于6后不易形成膠束等類似的聚集體，水溶性較低，容易從水溶液中析出。在實(shí)際使用中，發(fā)現(xiàn)長鏈烷基吡咯烷酮在一些強(qiáng)酸如H₂SO₄、HNO₃、HCl等水溶液中的水溶性明顯改善，表現(xiàn)出陽離子表面活性劑的性質(zhì)，而且易形成膠束等類似的聚集體。

一定濃度的溶液或溶膠，在適當(dāng)條件下，粘度逐漸增大，最后失去流動(dòng)性，整個(gè)體系變成一種外觀均勻，并保持一定形態(tài)的彈性半固體，這種彈性半固體稱為凝膠。小分子凝膠通過非共價(jià)鍵相互作用(如：氫鍵、范德華力、π-π堆積等)形成特殊的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，個(gè)人護(hù)理品、紡織、污水處理、金屬緩蝕與防銹中都有著廣泛的應(yīng)用，由表面活性劑小分子依靠分子間非共價(jià)相互作用，如靜電相互作用、氫鍵、疏水相互作用、范德華力等驅(qū)動(dòng)形成的水凝膠由于其生物相容性強(qiáng)且易降解逐漸成為科研工作者的研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)于強(qiáng)酸大多以溶液形式存在，未發(fā)現(xiàn)以凝膠的狀態(tài)參與人們的日常生活。本發(fā)明目的是利用N-烷基吡咯烷酮使得強(qiáng)酸形成一種水凝膠。該非離子表面活性劑有良好的生物相容性，降解性，溫和性，吡咯烷酮雜環(huán)的引入通常會(huì)減少化合物的毒性，對(duì)皮膚刺激性小，與強(qiáng)酸形成水凝膠，可方便強(qiáng)酸的運(yùn)輸，以及可廣泛應(yīng)用于廁所洗滌，或其他需要強(qiáng)酸的清洗場所，有利于裝載強(qiáng)酸的容器的金屬緩蝕。

一種強(qiáng)酸型水凝膠，所述水凝膠由強(qiáng)酸溶液與N-烷基吡咯烷酮組成，其中所述N-烷基吡咯烷酮結(jié)構(gòu)式為：

其中，R為C₁₂-C₂₀烷基。

進(jìn)一步的，所述強(qiáng)酸溶液相對(duì)N-烷基吡咯烷酮的體積分?jǐn)?shù)為40％～100％。

進(jìn)一步的，所述強(qiáng)酸溶液為無機(jī)強(qiáng)酸。

進(jìn)一步的，所述無機(jī)強(qiáng)酸是濃鹽酸或濃硫酸中的至少一種。

進(jìn)一步的，所述濃鹽酸濃度為36-38wt％；濃硫酸濃度為95-98wt％。

進(jìn)一步的，R為正十二烷基、正十六烷基或正十八烷基。

一種所述的強(qiáng)酸型水凝膠的制備方法，將N-烷基吡咯烷酮滴加于強(qiáng)酸溶液中，然后靜置，即得所述強(qiáng)酸型水凝膠。

進(jìn)一步的，強(qiáng)酸溶液逐滴加入到N-烷基吡咯烷酮中，滴加速度為：2-10秒/滴。

進(jìn)一步的，強(qiáng)酸溶液逐滴加入到N-烷基吡咯烷酮中，滴加速度為：5-6秒/滴。

進(jìn)一步的，所述靜置操作為0-35℃下靜置2-10min。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明凝膠是通過N-吡咯烷酮與強(qiáng)酸形成了氫鍵，N-十二烷基-2-吡咯烷酮(C12P)等這些長鏈N-吡咯烷酮可以形成凝膠，碳鏈長度更長，在溶液體系中更容易形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)糾纏在一起，導(dǎo)致體系的粘度增加，進(jìn)一步得到了凝膠。