專利名稱：快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境敏感高分子材料制備方法領(lǐng)域，具體涉及一種具有快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠的制備方法。
背景技術(shù)：
水凝膠是含有大量水分的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子材料，在食品、日用品和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。通過改變這種三維網(wǎng)絡(luò)高分子的組成成份，可以制備環(huán)境響應(yīng)水凝膠。這種水凝膠能感知外界環(huán)境的變化或刺激，產(chǎn)生相應(yīng)的物理形態(tài)或化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，即能夠?qū)ν饨绱碳ぎa(chǎn)生敏感響應(yīng)。溫度敏感水凝膠是一種典型的智能水凝膠，例如聚異丙基丙烯酰胺(PNIPAm)在約32 1:存在明顯的體積變化。當(dāng)溫度高于32 1:時，分子鏈與水分子之間的氫鍵遭到破壞，疏水作用占優(yōu)勢，高分子鏈發(fā)生疏水聚集，導(dǎo)致水凝膠體積收縮；當(dāng)溫度低于32 1:時，高分子鏈與水形成氫鍵，親水作用占優(yōu)勢，高分子鏈伸展，凝膠吸收大量水分而溶脹。PNIPAm水凝膠的響應(yīng)速率是評價其響應(yīng)性能的最主要參數(shù)之一，圍繞提高PNIPAm水凝膠的響應(yīng)速率，目前主要采用以下幾種方法:(1)接枝共聚致孔法，例如Yoshida等(Nature, 1995，374:240-242 )采用大分子單體與NIPAm單體共聚，制備梳狀接枝的PNIPAm溫敏水凝膠。梳狀接枝端使凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)因空間位阻效應(yīng)而增大，并且在去溶脹時形成疏水核心而加快收縮速率。(2)模板致孔法,例如文獻Macromolecules, 2002,35:10-12和Biomacromolecules, 2010, 11:2583-2592等所報道的，利用與高分子網(wǎng)絡(luò)不相容的氣體、液體或者固體作為模板進行聚合，反應(yīng)結(jié)束以后再將模板除去，形成多孔狀結(jié)構(gòu)，有利于水分子擴散從 而提高響應(yīng)速率。(3)微相分離法,例如Zhang等(Biomaterials,2002, 23:1313-1318)在丙酮和水的混合溶劑中合成水凝膠，由于聚合物分子鏈在混合溶劑中發(fā)生微觀相分離，形成孔洞提高了水凝膠響應(yīng)速率。(4)冰凍聚合法，例如文獻Polymer, 2002, 43:5181-5186和Macromol Chem Phys 1999，200: 2602-2605等報道，在低于溶劑(水)熔點的溫度聚合制備水凝膠，由于部分溶劑結(jié)晶產(chǎn)生細小顆粒，起到了類似于致孔劑的作用；當(dāng)聚合反應(yīng)結(jié)束后，這些小晶粒熔融，形成多孔結(jié)構(gòu)而提高水凝膠響應(yīng)速率。在以上幾種方法中，冰凍聚合是一種簡單有效的方法，只需改變聚合反應(yīng)溫度，而無需引入其它組分，也不需要經(jīng)過特殊的后期處理。必須指出的是，目前冰凍聚合獲得的水凝膠都是采用化學(xué)交聯(lián)劑交聯(lián)，其力學(xué)性能差，強度和韌性低，難以滿足實際應(yīng)用的要求。在提高水凝膠力學(xué)性能方面,Haraguchi等(Adv Mater, 2002, 14:1120-1124)將無機納米粒子鋰藻土(Laponite)分散在水中，使異丙基丙烯酰胺(NIPAm)單體在鋰藻土分散液中原位自由基聚合，鋰藻土納米粒子起了多官能度交聯(lián)劑的作用，得到了 PNIPAm/鋰藻土納米復(fù)合水凝膠(簡稱NC凝膠)。相對于傳統(tǒng)的化學(xué)交聯(lián)水凝膠，NC凝膠具有高強度高韌性的優(yōu)異力學(xué)性能，可以彎曲和打結(jié)，拉伸斷裂伸長率可達到1000%以上。目前，雖然已有相關(guān)專利(CN101161689A，CN1931901A)致力于提高NC凝膠的響應(yīng)速率，但其采用模板致孔法，需要引入致孔劑或化學(xué)交聯(lián)的微凝膠，需要相應(yīng)的后期處理，對NC凝膠的組成和性能帶來一定的影響。因此，發(fā)明人嘗試在保持NC凝膠良好力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，將冰凍聚合這種更為簡單工藝方法，引入到制備快速溫度響應(yīng)的NC凝膠中，更為簡便地提高了 NC凝膠的響應(yīng)速率。然而，冰凍聚合需要將溫度降到溶劑的熔點之下，在冷卻過程中，因鋰藻土在分散液不穩(wěn)定而聚集，導(dǎo)致聚合得到的水凝膠結(jié)構(gòu)不均，力學(xué)性能受損。為了解決這個技術(shù)問題，本發(fā)明對反應(yīng)體系先在液氮急凍再冰凍聚合的兩步法，獲得同時具有快速響應(yīng)和高力學(xué)性能的納米復(fù)合水凝膠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠的制備方法。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本方法工藝簡單，操作方便，不引入其它成分；制備的凝膠同時具有快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能，能更好滿地足生產(chǎn)和生活的需求。本發(fā)明的快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠的制備方法包括以下步驟:
第一步:分別將無機納米交聯(lián)劑鋰藻土和單體異丙基丙烯酰胺(NIPAm)分散于水中，攪拌得到均勻透明的分散液。其中，NIPAm單體相對于整個反應(yīng)液體的質(zhì)量百分比濃度為3% 15%，無機納米交聯(lián)劑鋰藻土的添加量為NIPAm單體質(zhì)量的50% 150%。第二步:除去分散液中的氧氣后，加入用量為NIPAm單體質(zhì)量0.1% 4%的引發(fā)劑。第三步:將第 二步得到的反應(yīng)液裝入模具中并密封，迅速在液氮中急凍10 40s，然后將反應(yīng)液體置于-8 -28°C下反應(yīng)24 72小時。第四步:反應(yīng)完畢的產(chǎn)物完全解凍后，從模具中取出，即得到具有快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠。所述的無機納米交聯(lián)劑鋰藻土優(yōu)選Rockwood公司生產(chǎn)的兩種溶膠型產(chǎn)品:Laponite XLS 型(92.32 wt%[Mg5.S4Lia66Si8O2tl(OH)JNaa66，7.68 wt%Na4P207)或 LaponiteRDS 型(Na+0.7 [ (Si8Mg5.5Li。.3) 02。(OH)4]_0.7，Na4P2O7 改性)。本發(fā)明的原理是:在制備水凝膠的過程中，由于聚合反應(yīng)溫度低于溶劑(水)的熔點，部分溶劑會結(jié)晶成細小顆粒，起到致孔劑的作用。當(dāng)聚合反應(yīng)結(jié)束后，這些小晶粒熔融，在水凝膠中引入多孔結(jié)構(gòu)而提高水凝膠響應(yīng)速率。由于本發(fā)明采用無機鋰藻土納米粒子代替?zhèn)鹘y(tǒng)化學(xué)交聯(lián)劑，無機納米粒子的引入也極大地提高了水凝膠的力學(xué)強度。在冰凍聚合冷卻過程中，鋰藻土在分散液不穩(wěn)定而發(fā)生聚集，導(dǎo)致聚合得到的水凝膠結(jié)構(gòu)不均勻，力學(xué)性能低下。我們采取將反應(yīng)液先在液氮中急凍再冰凍聚合的兩步法解決了此技術(shù)難題，既保證了鋰藻土在凝膠中能夠均勻分散，又保證了聚合反應(yīng)能夠進行。因此，本發(fā)明獲得的水凝膠同時具有快響應(yīng)速率和高力學(xué)性能。本發(fā)明通過改變聚合溫度而利用溶劑作為致孔劑，與以往提高納米復(fù)合水凝膠響應(yīng)速率的方法(如中國專利CN101161689A、CN1931901A)相比，不需要引入任何其它成分和后期處理，進一步簡化制備工藝，反應(yīng)簡單可控。所制備的水凝膠同樣具有快速響應(yīng)和高力學(xué)性能，其在35 °C以上去溶脹5分鐘以內(nèi)即可失水30% 90%，拉伸斷裂伸長率大于200%，斷裂強度大于90kPa ;并且通過改變無機交聯(lián)劑含量和聚合反應(yīng)溫度，可以調(diào)節(jié)響應(yīng)的速度和力學(xué)性能，以滿足不同使用情況的需求。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述。對實施例中得到的納米復(fù)合水凝膠，采用Xiong等Macromolecules, 2009, 42: 3811-3817文獻公開方法測定凝膠機械性能，米用Zhang等Macromol Chem Phys 1999, 200: 2602-2605文獻公開方法測定凝膠去溶脹速率。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。實施例1
將1.5 g鋰藻土 Laponte XLS分散于9.5 g除氧去離子水中，攪拌2 h得到均勻透明的分散液；再加入1.13 g單體NIPAm并繼續(xù)攪拌2 h ;然后往反應(yīng)液中通入氬氣10 min，加入引發(fā)劑過硫酸鉀水溶液(KPS，20 mg/mL)0.5 mL和四甲基乙二胺(TEMED) 20 //L，攪拌均勻注入到直徑為6 _玻璃試管中，密封后隨即在液氮中急凍30 S，然后置于-18 °C冰箱中反應(yīng)48 h ;反應(yīng)產(chǎn)物完全解凍后從玻璃試管中取出，得到快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠。直接用于測定力學(xué)性能，該水凝膠斷裂伸長率為200 %，斷裂強度為110 kPa。將該水凝膠浸泡在大量去離子水中，定期更換去離子水以除去未反應(yīng)物質(zhì)及其它雜質(zhì)，10天后水凝膠達到溶脹 平衡，該水凝膠平衡質(zhì)量溶脹度為18。在50 °C測定水凝膠的去溶脹速率，在5分鐘內(nèi)失水58%(比相同鋰藻土含量的普通納米復(fù)合水凝膠失水速率提高625%)，并在10分鐘內(nèi)達到去溶脹平衡。
實施例2
將1.2 g鋰藻土 Laponte XLS分散于9.5 g除氧去離子水中，攪拌2 h得到均勻透明的分散液；再加入1.13 g單體NIPAm并繼續(xù)攪拌2 h ;然后往反應(yīng)液中通入氬氣10 min，加入引發(fā)劑過硫酸鉀水溶液(KPS，20 mg/mL)0.5 mL和四甲基乙二胺(TEMED)20 //L，攪拌均勻注入到直徑為6 _玻璃試管中，密封后隨即在液氮中急凍30 S，然后置于-18 °C冰箱中反應(yīng)48 h ;反應(yīng)產(chǎn)物完全解凍后從玻璃試管中取出，得到快速溫度響應(yīng)和高性能納米復(fù)合水凝膠。直接用于測定力學(xué)性能，該水凝膠斷裂伸長率為280 %，斷裂強度為110 kPa。將該水凝膠浸泡在大量去離子水中，定期更換去離子水以除去未反應(yīng)物質(zhì)及其它雜質(zhì)，10天后水凝膠達到溶脹平衡，該水凝膠平衡質(zhì)量溶脹度為22。在50°C測定水凝膠去溶脹速率，在5分鐘內(nèi)失水65% (比相同鋰藻土含量的普通納米復(fù)合水凝膠失水速率提高260%)，并在10分鐘內(nèi)達到去溶脹平衡。
實施例3
將1.0 g鋰藻土 Laponte XLS分散于9.5 g除氧去離子水中，攪拌2 h得到均勻透明的分散液；再加入1.13 g單體NIPAm繼續(xù)攪拌2 h ;然后往反應(yīng)液中通入氬氣10 min，加入引發(fā)劑過硫酸鉀水溶液(KPS，20 mg/mL)0.5 mL和四甲基乙二胺(TEMED)20 //L，攪拌均勻注入到直徑為6 _玻璃試管中，密封后隨即在液氮中急凍30 S，然后置于-18 °C冰箱中反應(yīng)48 h ;反應(yīng)產(chǎn)物完全解凍后從玻璃試管中取出，得到快速溫度響應(yīng)和高性能納米復(fù)合水凝膠。直接用于測定力學(xué)性能，該水凝膠斷裂伸長率為300 %，斷裂強度為90 kPa。將該水凝膠浸泡在大量去離子水中，定期更換去離子水以除去未反應(yīng)物質(zhì)及其它雜質(zhì)，10天后水凝膠達到溶脹平衡，該水凝膠平衡質(zhì)量溶脹度為25。在50 1:測定水凝膠去溶脹速率，在5分鐘內(nèi)失水70% (比相同鋰藻土含量的普通納米復(fù)合水凝膠失水速率提高250%)，并在10分鐘內(nèi)達到去溶脹平衡。
實施例4
將0.9 g鋰藻土 Laponte XLS分散于9.5 g除氧去離子水中，攪拌2 h得到均勻透明的分散液；再加入1.13 g單體NIPAm并繼續(xù)攪拌2 h ;然后往反應(yīng)液中通入氬氣10 min，加入引發(fā)劑過硫酸鉀水溶液(KPS，20 mg/mL)0.5 mL和四甲基乙二胺(TEMED)20 //L，攪拌均勻注入到直徑為6 _玻璃試管中，密封后隨即在液氮中急凍30s，然后置于-18 °C冰箱中反應(yīng)48 h ;反應(yīng)產(chǎn)物完全解凍后從玻璃試管中取出，得到快速溫度響應(yīng)和高性能納米復(fù)合水凝膠。直接用于測定力學(xué)性能，該水凝膠斷裂伸長率為430 %，斷裂強度為130 kPa。將該水凝膠浸泡在大量去離子水中，定期更換去離子水以除去未反應(yīng)物質(zhì)及其它雜質(zhì)，10天后水凝膠達到溶脹平衡，該水凝膠平衡質(zhì)量溶脹度為29。在50°C測定水凝膠去溶脹速率，在10分鐘內(nèi)失水65% (比相同鋰藻土含量的普通納米復(fù)合水凝膠失水速率提高120%)，并在30分鐘內(nèi)達到去溶脹平衡。
實施例5
將0.8 g鋰藻土 Laponte XLS分散于9.5 g除氧去離子水中，攪拌2 h得到均勻透明的分散液；再加入1.13 g單體NIPAm并繼續(xù)攪拌2 h ;然后往反應(yīng)液中通入氬氣10 min，加入引發(fā)劑過硫酸鉀水溶液(KPS，20 mg/mL)0.5 mL和四甲基乙二胺(TEMED)20 //L，攪拌均勻注入到直徑為6 _玻璃試管中，密封后隨即在液氮中急凍30 S，然后置于-18 °C冰箱中反應(yīng)48 h ;反應(yīng)產(chǎn)物完全解凍后從玻璃試管中取出，得到快速溫度響應(yīng)和高性能納米復(fù)合水凝膠。直接用于測定力學(xué)性能，該水凝膠斷裂伸長率為480 %，斷裂強度為120 kPa。將該水凝膠浸泡在大量去離子水中，定期更換去離子水以除去未反應(yīng)物質(zhì)及其它雜質(zhì)，10天后水凝膠達到溶脹平衡，該水凝膠平衡質(zhì)量溶脹度為30。在50 °C測定水凝膠去溶脹速率，在30分鐘內(nèi)失水65% (比相同鋰藻土含量的普通納米復(fù)合水凝膠失水速率提高85%)。
實施例6
將0.6 g鋰藻土 Laponte XLS分散于9.5 g除氧去離子水中，攪拌2 h得到均勻透明的分散液；再加入1.13 g單體NIPAm并繼續(xù)攪拌2 h ;然后往反應(yīng)液中通入氬氣10 min，加入引發(fā)劑過硫酸鉀水溶液(KPS，20 mg/mL)0.5 mL和四甲基乙二胺(TEMED)20 //L，攪拌均勻注入到直徑為6 _玻璃試管中，密封后隨即在液氮中急凍30 S，然后置于-18 °C冰箱中反應(yīng)48 h ;反應(yīng)產(chǎn)物完全解凍后從玻璃試管中取出，得到快速溫度響應(yīng)和高性能納米復(fù)合水凝膠。直接用于測定力學(xué)性能，該水凝膠斷裂伸長率為880 %，斷裂強度為110 kPa。將水凝膠浸泡在大量去離子水中，定期更換去離子水以除去未反應(yīng)物質(zhì)及其它雜質(zhì)，10天后水凝膠達到溶脹平衡，該水凝膠平衡質(zhì)量溶脹度為73 ;在50 1:測定水凝膠去溶脹速率，在30分鐘內(nèi)失水60% (比相同鋰藻土含量的普通納米復(fù)合水凝膠失水速率提高20%)。
實施例7
將1.0 g鋰藻土 Laponte XLS分散于9.5 g除氧去離子水中，攪拌2 h得到均勻透明的分散液；再加入1.13 g單體NIPAm并繼續(xù)攪拌2 h ;然后往反應(yīng)液中通入氬氣10 min，加入引發(fā)劑過硫酸鉀水溶液(KPS，20 mg/mL)0.5 mL和四甲基乙二胺(TEMED)20 //L，攪拌均勻注入到直徑為6 _玻璃試管中，密封后隨即在液氮中急凍30s，然后置于-8 1:冰箱中反應(yīng)24 h ;反應(yīng)產(chǎn)物完全解凍后從玻璃試管中取出，得到快速溫度響應(yīng)和高性能納米復(fù)合水凝膠。直接用于測定力學(xué)性能，該水凝膠斷裂伸長率為450 %，斷裂強度為130 kPa。將水凝膠浸泡在大量去離子水中，定期更換去離子水以除去未反應(yīng)物質(zhì)及其它雜質(zhì)，10天后水凝膠達到溶脹平衡，該水凝膠平衡質(zhì)量溶脹度為35。在50°C測定水凝膠去溶脹速率，在10分鐘內(nèi)失水60%(比相同鋰藻土含量的普通納米復(fù)合水凝膠失水速率提高140%)，并在20分鐘內(nèi)達到去溶脹平衡。
實施例8
將1.0 g鋰藻土 Laponte XLS分散于9.5 g除氧去離子水中，攪拌2 h得到均勻透明的分散液；再加入1.13 g單體NIPAm并繼續(xù)攪拌2 h ;然后往反應(yīng)液中通入氬氣10 min，加入引發(fā)劑過硫酸鉀水溶液(KPS，20 mg/mL)0.5 mL和四甲基乙二胺(TEMED)20 //L，攪拌均勻注入到直徑為6 _玻璃試管中，密封后隨即在液氮中急凍40s，然后置于-12 °C冰箱中反應(yīng)72 h ;反應(yīng)產(chǎn)物完全解凍后從玻璃試管中取出，得到快速溫度響應(yīng)和高性能納米復(fù)合水凝膠。直接用于測定力學(xué)性能，該水凝膠斷裂伸長率為430 %，斷裂強度為130 kPa。將水凝膠浸泡在大量去離 子水中，定期更換去離子水以除去未反應(yīng)物質(zhì)及其他雜質(zhì)，10天后水凝膠達到溶脹平衡，該水凝膠平衡質(zhì)量溶脹度為32。在50 1:測定水凝膠去溶脹速率，在5分鐘內(nèi)失水65% (比相同鋰藻土含量的普通納米復(fù)合水凝膠失水速率提高225%)，并在10分鐘內(nèi)達到去溶脹平衡。
實施例9
將1.0 g鋰藻土 Laponte XLS分散于9.5 g除氧去離子水中，攪拌2 h得到均勻透明的分散液；再加入1.13 g單體NIPAm并繼續(xù)攪拌2 h ;然后往反應(yīng)液中通入氬氣10 min，加入引發(fā)劑過硫酸鉀水溶液(KPS，20 mg/mL)0.5 mL和四甲基乙二胺(TEMED)20 //L，攪拌均勻注入到直徑為6 _玻璃試管中，密封后隨即在液氮中急凍20 S，然后置于-22 °C冰箱中反應(yīng)60 h ;反應(yīng)產(chǎn)物完全解凍后從玻璃試管中取出，得到快速溫度響應(yīng)和高性能納米復(fù)合水凝膠。直接用于測定力學(xué)性能，該水凝膠斷裂伸長率為310 %，斷裂強度為120 kPa。將水凝膠浸泡在大量去離子水中，定期更換去離子水以除去未反應(yīng)物質(zhì)及其他雜質(zhì)，10天后水凝膠達到溶脹平衡，該水凝膠平衡質(zhì)量溶脹度為31。在50 1:測定水凝膠去溶脹速率，在5分鐘內(nèi)失水71% (比相同鋰藻土含量的普通納米復(fù)合水凝膠失水速率提高305%)，并在10分鐘內(nèi)達到去溶脹平衡。
實施例10將1.0 g鋰藻土 Laponte XLS分散于9.5 g除氧去離子水中，攪拌2 h得到均勻透明的分散液；再加入1.13 g單體NIPAm并繼續(xù)攪拌2 h ;然后往反應(yīng)液中通入氬氣10 min，加入引發(fā)劑過硫酸鉀水溶液(KPS，20 mg/mL)0.5 mL和四甲基乙二胺(TEMED)20 //L，攪拌均勻注入到直徑為6 _玻璃試管中，密封后隨即在液氮中急凍10 S，然后置于-28 °C冰箱中反應(yīng)72 h ;反應(yīng)產(chǎn)物完全解凍后從玻璃試管中取出，得到快速溫度響應(yīng)和高性能納米復(fù)合水凝膠。直接用于測定力學(xué)性能，該水凝膠斷裂伸長率為250 %，斷裂強度為100 kPa。將水凝膠浸泡在大量去離子水中，定期更換去離子水以除去未反應(yīng)物質(zhì)及其他雜質(zhì)，10天后水凝膠達到溶脹平衡，該水凝膠平衡質(zhì)量溶脹度為28。在50 1:測定水凝膠去溶脹速率，在5分鐘內(nèi)失水68% (比相同鋰藻土含量的普通納米復(fù)合水凝膠失水速率提高240%)，并在10分鐘內(nèi)達到去溶脹平衡。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合。
權(quán)利要求
1.快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 第一步:分別將適量無機納米交聯(lián)劑鋰藻土和單體異丙基丙烯酰胺NIPAm分散于水中，攪拌得到均勻透明的分散液； 第二步:除去分散液中的氧氣后，加入適量引發(fā)劑； 第三步:將第二步得到的反應(yīng)液裝入模具中并密封，隨即在液氮中急凍10 40 S，然后將反應(yīng)液體置于-8 _28°C下進行聚合反應(yīng)； 第四步:反應(yīng)完畢的產(chǎn)物完全解凍后，從模具中取出，即得到具有快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠，所得水凝膠在35 °C以上去溶脹5分鐘以內(nèi)失水30% 90%，其拉伸斷裂伸長率大于200%，斷裂強度大于90kPa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于將第四步制備的所述納米復(fù)合水凝膠從模具中取出，放入到去離子水中溶脹，并通過定期更換去離子水以除去未反應(yīng)物質(zhì)及其它雜質(zhì)。
3.所述的無機納米交聯(lián)劑鋰藻土采用Rockwood公司生產(chǎn)的兩種溶膠型產(chǎn)品:Laponite XLS 型或 Laponite RDS 型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于第一步中，NIPAm單體相對于整個反應(yīng)液體的質(zhì)量百分比濃度為3% 15%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于所述無機納米交聯(lián)劑鋰藻土的添加量為NIPAm單體質(zhì)量的50% 150%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快`速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于所述弓I發(fā)劑為氧化-還原引發(fā)體系。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于所述引發(fā)體系中氧化劑的用量為NIPAm單體質(zhì)量0.05% 2%，還原劑的用量為NIPAm單體質(zhì)量0.1% 2%ο
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于氧化劑包括過硫酸鉀和過硫酸銨，還原劑包括四甲基乙二胺、四羥乙基乙二胺和亞硫酸鈉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8任一項所述的快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于第三步中的聚合反應(yīng)溫度在體系中溶劑的熔點以下。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 8任一項所述的快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于第三步中，反應(yīng)液體置于-8 -28°C下反應(yīng)24 72小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了快速溫度響應(yīng)和高力學(xué)性能納米復(fù)合水凝膠的制備方法，包括以下步驟將無機納米粒子鋰藻土和單體N-異丙基丙烯酰胺(NIPAm)分散于水中，攪拌均勻后除氧加入引發(fā)劑；將上述反應(yīng)液裝入模具中并密封，并迅速在液氮中急凍10~40s，然后將反應(yīng)體系置于-8~-28℃下反應(yīng)24~72小時即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。本方法通過改變聚合溫度而利用溶劑結(jié)晶作為成孔劑，不需要引入任何其它物質(zhì)和后期處理，進一步簡化制備工藝，反應(yīng)簡單可控。所制備的水凝膠具有同樣的快速響應(yīng)和高力學(xué)性能，并且通過改變無機交聯(lián)劑含量和冰凍反應(yīng)溫度，可以調(diào)節(jié)響應(yīng)的速度和力學(xué)性能，具有較廣泛的適用范圍。
文檔編號C08J9/28GK103102441SQ20131000398
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者童真, 鄭樹典, 王濤, 劉新星 申請人:華南理工大學(xué)