專利名稱：具有快速退溶脹性的納米復(fù)合水凝膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速退溶脹性納米復(fù)合水凝膠的制備方法。
技術(shù)背景在過去的幾十年里，聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)水凝膠作為 一種典型的溫度敏感性水凝膠，己經(jīng)吸引了很多研究者的研究興趣。與傳 統(tǒng)水凝膠相比，由于其獨(dú)特的性能，這種溫敏性水凝膠已經(jīng)被應(yīng)用到很多 領(lǐng)域，諸如蛋白質(zhì)配體的檢測，藥物釋放控制以及微通道元件等方面。PNIPAAm/粘土水凝膠擁有獨(dú)特的無機(jī)/有機(jī)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其含水量 可高達(dá)90%。在先前的研究中，采用了一種由焦磷酸鈉改性的鋰皂石 (Laponite XLS， Clay-S)作為交聯(lián)劑，申請(qǐng)人在中國專利，公開號(hào)為 CN200610002977.8中，公開了一種高粘土含量的PNIPAAm/粘土納米復(fù)合 水凝膠。該水凝膠突破傳統(tǒng)的水凝膠力學(xué)性能差的特性，具有較高的斷裂 強(qiáng)度和較大的斷裂伸長比，并且發(fā)現(xiàn)其機(jī)械強(qiáng)度隨著粘土含量的增加而增 大，然而這種高強(qiáng)度的納米復(fù)合水凝膠的對(duì)溫度的響應(yīng)速率卻相對(duì)較慢， 并且隨著粘土含量的提高而下降。如當(dāng)粘土含量達(dá)到凝膠的15wt。/。時(shí)凝膠 的溫度敏感性消失。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種具有快速退溶脹性的納米復(fù)合水凝膠的制備 方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。本發(fā)明的具有快速退溶脹性的納米復(fù)合水凝膠的制備方法，包括如下 步驟(1) 將交聯(lián)劑與水混合，然后加入聚(N-異丙基丙烯酰胺)，攪拌混合.所說的交聯(lián)劑為經(jīng)焦磷酸鈉改性的鋰皂石(LapcmiteXLS)，其化學(xué)結(jié) 構(gòu)通式為92.32wt%Mg5.34Lia66Si802o(OH)4Na,， 7.68wt%Na4P207，俗稱"粘 土"，可采用市售產(chǎn)品；各個(gè)組分的重量百分比為NTPAAm 10-20% 交聯(lián)劑 5-15% 水 70-85%(2) 將Ni(OH)2無機(jī)納米線放到水中超聲20 30分鐘后,加入步驟(1) 的混合物中，加入引發(fā)劑，在惰性氣氛中，在紫外光下引發(fā)聚合，聚合時(shí) 間為40-60分鐘，聚合溫度為0-l(TC，然后，將獲得的產(chǎn)物在酸溶液中浸 泡2-12小時(shí)，然后洗滌，去除Ni(OH)2無機(jī)納米線，獲得含微孔結(jié)構(gòu)的具 有快速退溶脹性的納米復(fù)合水凝膠；所說的M(OH)2無機(jī)納米線水溶液的濃度為0.5 2g/L，所說的Ni(OH)2 無機(jī)納米線可采用市售產(chǎn)品，如長春應(yīng)用化學(xué)所的產(chǎn)品，無機(jī)納米線的加 入重量為聚(N-異丙基丙烯酰胺)重量的0.067-0.6。％;所說的引發(fā)劑選自a-酮戊二酸、芳酮類WSP， a-羥垸基苯酮(Darocur 2959)中的一種，可采用上海順強(qiáng)生物科技有限公司的產(chǎn)品，引發(fā)劑的重 量為聚(N-異丙基丙烯酰胺)重量的1 2%;所說的酸為鹽酸、氫氟酸或硝酸，優(yōu)選的濃度為0.05 0.2M。本發(fā)明所說的納米復(fù)合水凝膠對(duì)溫度的響應(yīng)速率較快，不隨著粘土含 量的提高而下降，當(dāng)粘土含量達(dá)到凝膠的15wt。/。時(shí)，該凝膠仍具有溫度敏感性，在5(TC水浴中不斷失水，1小時(shí)內(nèi)失掉約30%重量。本發(fā)明獲得的 具有快速退溶脹性的納米復(fù)合水凝膠，大大提高了 PNIPAAm/粘土納米復(fù) 合水凝膠的快速退溶脹性能，對(duì)于今后納米復(fù)合水凝膠的性能控制和應(yīng)用 有重要借鑒意義。
具體實(shí)施方式
稱量3克粘土溶解到28克去離子水溶液，置于150ml燒杯中攪拌2小 時(shí)，形成溶液，稱量3克(N-異丙基丙烯酰胺)，加入燒杯中繼續(xù)攪拌40 分鐘。稱量2ml的濃度為lg/L的Ni(OH)2無機(jī)納米線水溶液超聲25分鐘后加 入到上述的水溶液中，攪拌，加入O.Ol克a-酮戊二酸加入到上述溶液中， 鼓入氮?dú)?0分鐘，去除溶液中殘留的氧；然后將溶液注入厚度為0.2mm的模具中，保持O"C，紫外引發(fā)聚合60分鐘；然后將上述的產(chǎn)物在0.1M的HC1溶液中浸泡2小時(shí)，反復(fù)用蒸餾水浸 泡沖洗，去除多余的殘留在凝膠內(nèi)部的Ni(OH)2和HCl，獲得的具有快速退 溶脹性的納米復(fù)合水凝膠。T=50°C的退溶脹速率采用常用的公式溶漲倍率(Q) =Wt/W0W^t時(shí)間凝膠重量；W。剛制備凝膠的重量 結(jié)果如下在5(TC水浴中不斷失水，10分鐘內(nèi)失掉約60%重量。實(shí)施例2稱量3克粘土溶解到28克去離子水溶液，置于150ml燒杯中攪拌2小 時(shí)，形成溶液，將3克(N-異丙基丙烯酰胺)，加入燒杯中繼續(xù)攪拌。將2ml的濃度為lg/L的Ni(OH)2無機(jī)納米線水溶液超聲25分鐘后加入 上述的溶液中，攪拌后，將O.Ol克a-酮戊二酸加入到上述溶液中，鼓入氮 氣30分鐘，去除溶液中殘留的氧。然后將溶液注入厚度為0.2mm的模具中， 保持10°C，紫外引發(fā)聚合40分鐘；將上述產(chǎn)物在0.1M的HC1水溶液中浸泡4小時(shí)，反復(fù)用蒸餾水浸泡沖 洗，去除多余的殘留在凝膠內(nèi)部的Ni(0H)2和HCl，獲得的具有微孔的納米 復(fù)合水凝膠。T=50°C的退溶脹速率采用常用的公式溶漲倍率(Q) =Wt/W0Wt,t時(shí)間凝膠重量；W。剛制備凝膠的的重量 其結(jié)果如下在50'C水浴中不斷失水，10分鐘內(nèi)失掉約70%重量。實(shí)施例3將3克粘土溶解到28克去離子水溶液，置于150ml燒杯中攪拌2小時(shí)， 形成溶液，稱量3 (N-異丙基丙烯酰胺)，加入燒杯中繼續(xù)攪拌。稱量2ml的濃度為lg/L的Ni(OH)2無機(jī)納米線水溶液超聲25分鐘后加 入到上述溶液中，攪拌，將0.01克a-羥垸基苯酮(Darocur2959)加入到上 述溶液中，鼓入氮?dú)?0分鐘，去除溶液中殘留的氧，然后將溶液注入厚度 為0.2mm的模具中，保持5'C，紫外引發(fā)聚合50分鐘；將含有上述產(chǎn)物浸入0.1M的HC1水溶液中浸泡8小時(shí)，反復(fù)用蒸餾水 浸泡沖洗，去除多余的殘留在凝膠內(nèi)部的Ni(OH)2和HCl，獲得的具有微孔的納米復(fù)合水凝膠。T-5(TC的退溶脹速率采用常用的公式溶漲倍率(Q) =Wt/W0 Wt:t時(shí)間凝膠重量；Wo:剛制備凝膠的的重量其結(jié)果如下在5(TC水浴中不斷失水，10分鐘內(nèi)失掉約90%重量。實(shí)施例4將3克粘土溶解到28克去離子水溶液，置于150ml燒杯中攪拌2小時(shí)， 形成溶液，將3克聚(N-異丙基丙烯酰胺)，加入燒杯中繼續(xù)攪拌；將2ml的濃度為lg/L的Ni(OH)2無機(jī)納米線水溶液超聲25分鐘后加入 到上述水溶液中，攪拌，將0.005克a-酮戊二酸和0.005克芳酮類WSP加 入到上述溶液中，鼓入氮?dú)?0分鐘，去除溶液中殘留的氧，然后將溶液注 入厚度為0.2mm的模具中，保持1(TC，紫外引發(fā)聚合40分鐘；然后將上述產(chǎn)物在0.1M的HC1水溶液中浸泡12小時(shí)，反復(fù)用蒸餾水 浸泡沖洗，去除多余的殘留在凝膠內(nèi)部的Ni(0H)2和HCl，獲得的具有微孔 的納米復(fù)合水凝膠。T=50°C的退溶脹速率采用常用的公式.-溶漲倍率(Q) =Wt/W0 Wt:t時(shí)間凝膠重量；We:剛制備凝膠的的重量其結(jié)果如下在50。C水浴中不斷失水，10分鐘內(nèi)失掉約90%重量。比較例1稱量3克粘土溶解到28克去離子水溶液，置于150ml燒杯中攪拌2小時(shí)，待粘土完全溶解在水溶液中，形成溶液，稱量3克(N-異丙基丙烯酰胺)，加入燒杯中繼續(xù)攪拌。同時(shí)，稱量0.03g a-酮戊二酸溶解在2mL去離子水中，加入到燒杯中，攪拌形成預(yù)聚液。向預(yù)聚液中鼓入氮?dú)?0分鐘，去除溶液中殘留的氧。 然后將溶液注入厚度為0.2mm的模具中，保持O匸，紫外引發(fā)聚合50分鐘，得到納米復(fù)合水凝膠。獲得的納米復(fù)合水凝膠雜T=50°C的退溶脹速率采用常用的公式溶漲倍率(Q) =^VW0W,t時(shí)間凝膠重量；W。剛制備凝膠的的重量其結(jié)果如下納米復(fù)合水凝膠在5(TC水浴中前45分鐘凝膠不斷溶脹狀態(tài)，隨后凝膠 開始緩慢失水，300分鐘內(nèi)失水不超過10%重量。
權(quán)利要求
1.具有快速退溶脹性的納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將交聯(lián)劑與水混合，然后加入N-異丙基丙烯酰胺，攪拌混合；所說的交聯(lián)劑化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為92.32wt％Mg5.34Li0.66Si8O20(OH)4Nα0.66，7.68wt％Nα4P2O7；(2)將Ni(OH)2無機(jī)納米線放到水中分散，加入步驟(1)的混合物中，加入引發(fā)劑，在惰性氣氛中，在紫外光下引發(fā)聚合，聚合時(shí)間為40-60分鐘，聚合溫度為0-10℃，然后，將獲得的產(chǎn)物在酸溶液中浸泡2-12小時(shí)，然后洗滌，獲得含微孔結(jié)構(gòu)的具有快速退溶脹性的納米復(fù)合水凝膠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，各個(gè)組分 的重量百分比為N-異丙基丙烯酰胺10-20%，交聯(lián)劑5-15%，水70-85%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說的Ni(OH)2無機(jī)納 米線水溶液的濃度為lg/L，無機(jī)納米線的加入重量為聚(N-異丙基丙烯酰 胺)重量的0.067-0.6%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說的引發(fā)劑選自a-酮戊二酸、芳酮類WSP， a-羥烷基苯酮(Darocur2959)中的一種，引發(fā)劑 的重量為N-異丙基丙烯酰胺重量的1-2%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所說的酸為鹽酸、氫氟 酸或硝酸，優(yōu)選的濃度為0.05 0.2M 。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述方法制備的具有快速退溶脹性的納米 復(fù)合水凝膠。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有快速退溶脹性的納米復(fù)合水凝膠及其制備方法。制備方法包括如下步驟(1)將交聯(lián)劑與水混合，然后加入聚(N-異丙基丙烯酰胺)，攪拌混合；(2)將Ni(OH)₂無機(jī)納米線水溶液加入步驟(1)的混合物中，加入引發(fā)劑，在惰性氣氛中，在紫外光下引發(fā)聚合，然后，將獲得的產(chǎn)物在酸溶液中浸泡2-12小時(shí)，然后洗滌，獲得含微孔結(jié)構(gòu)的具有快速退溶脹性的納米復(fù)合水凝膠。本發(fā)明的納米復(fù)合水凝膠對(duì)溫度的響應(yīng)速率較快，不隨著粘土含量的提高而下降，當(dāng)粘土含量達(dá)到凝膠的15wt％時(shí)，該凝膠仍具有溫度敏感性，在50℃水浴中不斷失水，1小時(shí)內(nèi)失掉約30％重量。
文檔編號(hào)C08F2/46GK101260169SQ20081003619
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者洋 劉, 姜永梅, 賓 孫, 朱美芳, 王雪芬, 陳彥模, 蕓 馬 申請(qǐng)人:東華大學(xué)