[發(fā)明專利]一種光致變色型生物質(zhì)基納米復(fù)合水凝膠及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210751503.7
• 申請日: 2022-06-29
• 公開（公告）號: CN115028948B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鮑艷;郭茹月;鄭茜;劉超;張文博;祝茜
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: C08L29/04
• 分類號: C08L29/04;C08L89/00;C08K3/22;C08K5/053;C08K5/06;C08K5/46;C08K5/521;C08J3/075;C09K9/02
• 代理公司: 北京中巡通大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11703
• 代理人: 郭瑤

本發(fā)明公開了一種光致變色型生物質(zhì)基納米復(fù)合水凝膠及其制備方法，制備過程為：以亞甲基藍(lán)為顏色指示劑，小分子多元醇為犧牲電子供體，結(jié)合二氧化鈦納米粒子的光催化性能，采用一鍋法、鹽析過程和循環(huán)凍融法制備高強(qiáng)度光致變色型生物質(zhì)基納米復(fù)合水凝膠。該方法所制備的高強(qiáng)度光致變色型生物質(zhì)基納米復(fù)合水凝膠具有優(yōu)異的光致變色性能、力學(xué)性能和環(huán)境穩(wěn)定性。首先，以亞甲基藍(lán)為顏色指示劑，在二氧化鈦納米粒子的作用下通過光還原和氧化過程實(shí)現(xiàn)水凝膠的可逆變色行為；而聚乙烯醇和明膠作為柔性支撐結(jié)構(gòu)，植酸鈉作為交聯(lián)劑，結(jié)合無機(jī)鹽的鹽析作用，增強(qiáng)水凝膠的力學(xué)性能；同時，無機(jī)鹽的依數(shù)性以及小分子多元醇的吸濕性賦予水凝膠環(huán)境穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于刺激響應(yīng)型水凝膠制品和柔性智能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光致變色型生物質(zhì)基納米復(fù)合水凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)

光致變色型水凝膠是指通過在水凝膠基質(zhì)中加入光致變色填料或離子使其能夠在一定條件的光輻射下發(fā)生顏色改變，并在光、熱或避光作用下恢復(fù)初始顏色的一類材料，具有獨(dú)特的光誘導(dǎo)反應(yīng)和優(yōu)越的光響應(yīng)可逆性，同時，光源作為外部刺激，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，并能夠以清潔、無創(chuàng)的方式使水凝膠發(fā)生顏色變化，因而光致變色型水凝膠被廣泛用于光致變色窗、光致變色裝飾、光學(xué)設(shè)備、傳感器等光電器件和非線性光學(xué)濾波器等領(lǐng)域。作為一類新興的智能材料，光致變色型水凝膠具有良好的柔韌性和可拉伸性，且由于水凝膠內(nèi)部含有大量的水，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能均可調(diào)控。然而，傳統(tǒng)光致變色型水凝膠的力學(xué)性能和環(huán)境穩(wěn)定性較差，限制了其在智能材料領(lǐng)域的應(yīng)用。

此外，傳統(tǒng)的刺激響應(yīng)材料的制備與合成常以石油及其衍生物為原料，過程繁瑣、成本高昂、原料不可再生，造成不可再生資源枯竭和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻。而生物質(zhì)基材料具有綠色、可再生、環(huán)境友好等特性，在刺激響應(yīng)智能材料的設(shè)計組裝過程中扮演著越來越重要的角色，受到了研究人員的廣泛關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種光致變色型生物質(zhì)基納米復(fù)合水凝膠及其制備方法，以解決傳統(tǒng)光致變色型水凝膠的力學(xué)性能和環(huán)境穩(wěn)定性較差的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明公開了一種光致變色型生物質(zhì)基納米復(fù)合水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

1)將無機(jī)鹽和亞甲基藍(lán)溶液加入多元醇和去離子水的混合溶液中，攪拌，加入二氧化鈦納米粒子，超聲分散，得到二氧化鈦懸浮液；

2)將明膠加入二氧化鈦懸浮液中，于70℃攪拌至完全溶解，加入聚乙烯醇，升溫至95℃攪拌至完全溶解，獲得均勻一致的凝膠溶液；

3)將植酸鈉溶解于去離子水中，并逐滴加入至凝膠溶液中，攪拌、超聲，獲得光致變色型生物質(zhì)基納米復(fù)合水凝膠溶液；

4)將上述溶液轉(zhuǎn)移到模具中，經(jīng)過循環(huán)凍融后獲得光致變色型生物質(zhì)基納米復(fù)合水凝膠。

優(yōu)選地，步驟1)中，無機(jī)鹽、多元醇與去離子水的質(zhì)量比為(3～15)：(20～40)：(10～20)。

優(yōu)選地，步驟1)中，無機(jī)鹽由可電離的陰/陽離子組成，其中陰離子為SO42-、CO32-、Cl-中的任意一種，陽離子為Li+、Na+、K+、Cs+、Mg2+、Ca2+中的任意一種。

優(yōu)選地，步驟1)中，多元醇為丙二醇、二丙二醇、丙三醇、二聚丙三醇、丁二醇、戊二醇、山梨醇、葡萄糖、甘露醇、木糖醇、季戊四醇中的一種或多種。

優(yōu)選地，步驟1)中，亞甲基藍(lán)溶液與二氧化鈦納米粒子的質(zhì)量比為(0.2～1.5)：(0.1～1.2)。

優(yōu)選地，步驟1)中，亞甲基藍(lán)溶液的濃度為0.01M。

優(yōu)選地，步驟2)中，明膠與聚乙烯醇的質(zhì)量比為(0.4～2.6)：(2.2～6.4)。