專利名稱：一種羧甲基纖維素基可逆光致變色水凝膠及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種有機物為基體的水凝膠，尤其涉及一種羧甲基纖維素基的可逆光致變色水凝膠的制備方法，屬于光致變色水凝膠領域。
背景技術：
光致變色材料在光化學反應中，其物理特性發(fā)生變化的同時折射率、相對介電常數(shù)、氧化還原勢以及其幾何結構也發(fā)生變化。因此，光致變色材料有許多潛在的應用領域，例如:感光測量和熱測量、輻射測量、光開關、光濾波器、顯示器、信息存儲、太陽能轉(zhuǎn)換、光調(diào)控、光信息基因材料等，尤其在生物應用方面，光致變色材料有著獨特的優(yōu)勢，因為光波不會對相對脆弱的生物組織和器官產(chǎn)生損傷。與傳統(tǒng)的光致變色材料相比，光致變色水凝膠具有良好的親水性和生物相容性，在生物應用方面(比如藥物載體、熒光標記等)有著很好的前景，這是因為水凝膠是由高分子組成的三維網(wǎng)絡結構，在水中能夠溶脹吸收大量的水分，但又不會溶解，在生物醫(yī)藥、組織工程、功能材料等相關領域得到了廣泛的應用，如傷口敷裹、藥物釋放載體、人造器官等。目前，光致變色水凝膠一般都是由基體與光致變色材料復合而成的(FernandoPina and T.Alan Hatton.Photochromic Soft Materials: Flavylium CompoundsIncorporated into Pluronic F-127 Hydrogel Matrixes, 2008, 24(6): 2356-2364.潭連江，劉水平，陳彥模等.一種光致變色水凝膠的合成與表征[J].合成技術及應用，2011，26(1):11-14.)。光致變色水凝膠的應用前景廣闊，制備光致變色水凝膠，基體材料以及變色材料的選擇十分重要，同時要考慮到制備過程中是否需要使用交聯(lián)劑?；w材料的選擇，除要求其具有良好的親水性外，還應考 慮其與變色材料的相互作用。制備水凝膠的高分子主要有兩大類:一類為合成高分子，如丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸酯等；另一類為天然高分子，如海藻酸、淀粉、纖維素、殼聚糖等。天然高分子制備的水凝膠相對于合成高分子具有很好的生物降解性和生物相容性等優(yōu)點(景占鑫，孫曉鋒，王海洪等.環(huán)境敏感型纖維素水凝膠及其在藥物控釋方面的應用[J].材料導報，2012，26(4):83-88.)。其中纖維素是自然界中最豐富的資源，將纖維素改性制備的羧甲基纖維素，當其取代度達到一定程度時，可以溶解在水中，形成澄清透明的溶液，由于其具有生物降解性、生物相容性、安全無毒等特點，已成為制備水凝膠的理想材料。磷鎢酸是一種重要的雜多酸化合物，雜多酸可作為電子受體與有機給體形成電子給-受配合物，在紫外光激發(fā)下可發(fā)生配體到金屬中心的電荷轉(zhuǎn)移，從而表現(xiàn)出光致變色性質(zhì)，多酸化合物與高分子材料的結合不僅有利于復合材料的可加工性，使該類光致變色材料的應用成為可能，并且可大大提高結構高分子參與電子轉(zhuǎn)移和運輸?shù)哪芰?，拓寬其應用范圍。高分子凝膠形成的方式一般有兩種，即化學交聯(lián)和物理交聯(lián)。化學方式交聯(lián)劑常具有較大毒性，而物理交聯(lián)凝膠是通過纏結點、微晶區(qū)等物理結合方式形成的，可避免使用交聯(lián)劑。使用磷鎢酸與羧甲基纖維素復合形成的光致變色水凝膠為物理交聯(lián)，無需加入交聯(lián)劑，避免了由于使用交聯(lián)劑而弓I入有毒物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的光致變色水凝膠基體生物相容性差、加工需加入有毒的交聯(lián)劑的問題，提供一種簡單的纖維素基可逆光致變色水凝膠及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過下述技術方案來實現(xiàn)的:
一種羧甲基纖維素基可逆光致變色水凝膠，本發(fā)明的基體為利用常規(guī)非均相方法制備的不同取代度的羧甲基纖維素，水凝膠是由羧甲基纖維素水溶液和磷鎢酸水溶液混合得至IJ，混合的方式是:將磷鎢酸水溶液逐滴并緩慢加入到羧甲基纖維素水溶液中，同時用磁力攪拌混合；所述羧甲基纖維素水溶液的濃度在1%_5%之間，取代度在0.6-1.8之間，磷鎢酸水溶液的濃度為5%-30%。以上羧甲基纖維素基可逆光致變色水凝膠的制備方法具體步驟如下:
步驟一、制備羧甲基纖維素水溶液，其濃度在1%_5%之間，取代度在0.6-1.8之間。步驟二、制備磷鎢酸水溶液，濃度在5%-30%之間。步驟三、在磁力攪拌的條件下，將步驟二所得的磷鎢酸水溶液與步驟一制得的羧甲基纖維素水溶液混合；磷鎢酸水溶液與羧甲基纖維素鈉水溶液質(zhì)量比在1:1.7 2.0之間。步驟四、停止攪拌，靜置2 h以上，即可得到羧甲基纖維素基可逆光致變色水凝膠。以上的步驟一中，所采用的羧甲基纖維素取代度范圍適應性很寬，本發(fā)明選取了取代度在0.6-1.8之間。其考慮是:對于使用非均相法制備的羧甲基纖維素，若取代度低于
0.6，則羧甲基纖維素溶解性大幅下降，會導致凝膠透明性變差；若取代度高于1.8，則需要多次堿化和醚化，大大增加了不必要的成本。步驟三中所述的磷鎢酸水溶液與羧甲基纖維素溶液的混合方式必須采用磷鎢酸水溶液要逐滴、緩慢加入到羧甲基纖維素水溶液中。若將磷鎢酸水溶液加入到羧甲基纖維素水溶液中改為其他方式如將羧甲基纖維素水溶液加入到磷鎢酸水溶液中或直接將一定量的羧甲基纖維素溶解于磷鎢酸水溶液中或?qū)⒘祖u酸粉末直接加入到羧甲基纖維素水溶液中以及其他常規(guī)的混合方式，則無論羧甲基纖維素的取代度和濃度、磷鎢酸的加入速度、磷鎢酸的加入量怎樣變化，都不能形成水凝膠。其他加入方式不能形成凝膠的原因，與形成凝膠的速率有關，本發(fā)明先溶解CMC，再滴加磷鎢酸，控制了形成凝膠的速率，最終形成網(wǎng)狀的結構，成為凝膠，其他加入方式如將CMC加入到磷鎢酸溶液中時，由于體系中磷鎢酸較多，在CMC表面先形成一層凝膠，凝膠中包含未溶解的CMC，經(jīng)過攪拌，內(nèi)部未溶解的CMC也逐漸形成凝膠，這樣就形成了一個個獨立的微凝膠顆粒，無法形成網(wǎng)狀結構，只能以微凝膠的形式存在。本發(fā)明中，必須需要恰當?shù)剡x擇磷鎢酸水溶液的滴加速度與羧甲基纖維素的取代度、羧甲基纖維素水溶液的濃度和磷鎢酸水溶液的濃度，它們之間必須要合理匹配，因為，申請人發(fā)現(xiàn)在羧甲基纖維素取代度、水溶液濃度一定的條件下，最大滴加速度隨磷鎢酸水溶液濃度的增加而減?。辉隰燃谆w維素取代度、磷鎢酸溶液濃度一定的條件下，最大滴加速度隨羧甲基纖維素濃度的減小而減 ?。辉隰燃谆w維素水溶液濃度、磷鎢酸水溶液濃度不變的條件下，最大滴加速度隨羧甲基纖維素取代度的增加而減小。經(jīng)過大量的分析和研究，申請人認為，在本發(fā)明條件下，磷鎢酸水溶液的加入速度最快不超過IOs/滴。本發(fā)明中，形成凝膠所需的磷鎢酸的量與羧甲基纖維素的取代度、溶液中羧甲基纖維素的量有關，本發(fā)明的用量關系選擇對水凝膠的形成至關重要。經(jīng)申請人的研究得到:若要形成網(wǎng)絡結構比較完整的水凝膠，磷鎢酸的加入量要控制在一定范圍內(nèi)，加入量不足體系為溶液狀態(tài)，加入量過多，則網(wǎng)絡結構過于致密，不再具有水凝膠的吸水性能，形成堅硬的塊體。在羧甲基纖維素溶液濃度一定的條件下，隨著羧甲基纖維素取代度的升高，形成網(wǎng)絡結構較為完整的水凝膠所需的磷鎢酸的最低摩爾數(shù)與羧甲基纖維素中剩余羥基的摩爾數(shù)的比值增加，形成網(wǎng)絡結構較為完整的水凝膠所需的磷鎢酸的最高摩爾數(shù)與羧甲基纖維素中剩余羥基的摩爾數(shù)的比值增加，但最高摩爾數(shù)與最低摩爾數(shù)之差減小；在羧甲基纖維素取代度一定的條件下，隨著羧甲基纖維素濃度的增加，形成網(wǎng)絡結構較為完整的水凝膠所需的磷鎢酸的最低摩爾數(shù)與羧甲基纖維素中剩余羥基的摩爾數(shù)的比值降低，形成網(wǎng)絡結構較為完整的水凝膠所需的磷鎢酸的最高摩爾數(shù)與羧甲基纖維素中剩余羥基的摩爾數(shù)的比值也降低，但最高摩爾數(shù)與最低摩爾數(shù)之差增大。例如，羧甲基纖維素溶液的濃度保持為2%不變，磷鎢酸溶液濃度為10%不變，當羧甲基纖維素的取代度在0.6左右時，形成形態(tài)較好、網(wǎng)絡完整的水凝膠所需的磷鎢酸的摩爾數(shù)與羧甲基纖維素中剩余羥基的摩爾數(shù)的比值范圍為0.02-0.06 ;當羧甲基纖維素的取代度為0.8左右時，形成形態(tài)較好、網(wǎng)絡完整的水凝膠所需的磷鎢酸的摩爾數(shù)與羧甲基纖維素中剩余羥基的摩爾數(shù)的比值范圍為
0.04-0.07 ;當羧甲基纖維素的取代度為1.00左右時，形成形態(tài)較好、網(wǎng)絡完整的水凝膠所需的磷鎢酸的摩爾數(shù)與羧甲基纖維素中剩余羥基的摩爾數(shù)的比值范圍為0.06-0.08 ;當羧甲基纖維素的取代度為1.8左右時，形成形態(tài)較好、網(wǎng)絡完整的水凝膠所需的磷鎢酸的摩爾數(shù)與羧甲基纖維素中剩余羥基的摩爾數(shù)的比值范圍很小，其比值只能為0.30左右。可見本發(fā)明獲得的產(chǎn)物，通過流變學 的表征，可以證明形成的羧甲基纖維素基水凝膠具有較為完整的網(wǎng)絡結構，其網(wǎng)絡結構與羧甲基纖維素的取代度以及磷鎢酸的加入量有關。另外，步驟三中所述的磷鎢酸水溶液與羧甲基纖維素水溶液混合時，羧甲基纖維素水溶液要置于磁力攪拌器上快速攪拌，速度大于lOOOrpm。本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明利用羧甲基纖維素表面的羥基與雜多陰離子結構的磷鎢酸易形成氫鍵的特性，制備了物理交聯(lián)的水凝膠，避免了使用有毒交聯(lián)劑，羧甲基纖維素基體具有無毒無害，可再生，生物相容性好等優(yōu)勢。同時，羧甲基纖維素屬于陰離子型纖維素衍生物，可作為高分子電子給體，磷鎢酸是一種雜多酸，可作為電子受體，在光的照射下，電荷從高分子陰離子上轉(zhuǎn)移到了雜多陰離子上，形成了混合價配合物一雜藍，使復合物呈現(xiàn)藍色，因此，制得的水凝膠可以發(fā)生光致變色反應，制備方法簡便，產(chǎn)品無毒無害。2、用本方法制得的羧甲基纖維素水凝膠，無色透明，透光性高；具有良好的可降解性；將本發(fā)明獲得的水凝膠在紫外燈下照射5 h，水凝膠變?yōu)樗{色，將已經(jīng)變色的水凝膠置于暗處5 h，水凝膠又變?yōu)闊o色。即該水凝膠在紫外燈下照射，可以由無色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗{色；將水凝膠置于暗處一段時間，顏色可恢復為無色。3、對制得的水凝膠進行流變學測試，發(fā)現(xiàn)凝膠的網(wǎng)絡結構與羧甲基纖維素的取代度及磷鎢酸的加入量有關。在可以形成凝膠的范圍內(nèi)，當磷鎢酸的含量增加，水凝膠的儲能模量增加，損耗模量變化減弱，網(wǎng)絡結構更緊密。4、通過分別對變色前后的水凝膠進行了吸光度和透過率的檢測，發(fā)現(xiàn)水凝膠變色前，其在可見光的范圍內(nèi)透過率很高，可以達到92%以上，而且在紫外光的范圍內(nèi)完全不透過，水凝膠變色后，其在可見光范圍內(nèi)透過率有所降低，這是由于變色后的凝膠在可見光區(qū)域內(nèi)吸收增強而引起的，變色后的凝膠在紫外光區(qū)域內(nèi)依然完全不透過，說明這種水凝膠可以在強光下發(fā)生變色反應并有效阻隔紫外線，可見通過紫外-可見分光光度計對變色前后的水凝膠的吸光度和透光率進行表征，發(fā)現(xiàn)其在預防紫外線和強光照射方面有著十分重要的應用前景，可以應用于建筑、分光及其他有關領域。


圖1為以取代度為1.00羧甲基纖維素為基體形成的一系列凝膠，其儲能模量G’與損耗模量G’’隨羧甲基纖維素與磷鎢酸含量比例的變化情況；
圖2為經(jīng)過紫外光照射變色后的水凝膠a與變色前的水凝膠b的對比 圖3為經(jīng)過紫外光照射變色后的水凝膠與變色前的水凝膠的透過率對比 圖4為經(jīng)過紫外光照射變色后的水凝膠與變色前的水凝膠的吸光度對比圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例1
步驟一、將0.60 g取代度為1.0的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取0.80 g磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
1、步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中，攪拌速度大于IOOOrpm ；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h；
采用以上的用量和制備方法不能形成水凝膠，其原因是磷鎢酸加入量不足。實施例2
步驟一、將0.60 g取代度為1.0的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取0.83 g磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中，攪拌速度大于lOOOrpm,磷鶴酸溶液不超過IOs/滴；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h，得到可逆光致變色水凝膠。將所得水凝膠在紫外燈下照射5 h左右，水凝膠變?yōu)樗{色，將已經(jīng)變色的水凝膠置于暗處5 h左右，水凝膠又變?yōu)闊o色。

實施例3
步驟一、將0.60g取代度為1.0的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取0.83 g磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將CMC溶液緩慢滴加到磷鎢酸溶液中；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h；
不能形成水凝膠，原因是CMC和磷鎢酸溶液兩者加入的方式不對。
實施例4
步驟一、取0.83 g磷鎢酸加入到30g水中，震蕩至溶解；
步驟二、將0.60g取代度為1.0的CMC加入到磷鎢酸水溶液中，攪拌至溶解；
步驟三、CMC全部溶解后，停止攪拌，靜置2 h ；
不能形成水凝膠。實施例5
步驟一、將0.60 g取代度為1.0的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取0.85g磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中，攪拌速度大于lOOOrpm,磷鶴酸溶液不超過IOs/滴；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h，形成可逆光致變色水凝膠。 將所得水凝膠在紫外燈下照射5 h左右，水凝膠變?yōu)樗{色，將已經(jīng)變色的水凝膠置于暗處5 h左右，水凝膠又變?yōu)闊o色。實施例6
步驟一、將0.60 g取代度為1.0的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取0.90 g磷 鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中，攪拌速度大于lOOOrpm,磷鶴酸溶液不超過IOs/滴；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h，形成可逆光致變色水凝膠。將所得水凝膠在紫外燈下照射5 h左右，水凝膠變?yōu)樗{色，將已經(jīng)變色的水凝膠置于暗處5 h左右，水凝膠又變?yōu)闊o色。實施例7
步驟一、將0.60 g取代度為1.0的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取0.95 g磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中，攪拌速度大于lOOOrpm,磷鶴酸溶液不超過IOs/滴；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h，形成可逆光致變色水凝膠。將所得水凝膠在紫外燈下照射5 h左右，水凝膠變?yōu)樗{色，將已經(jīng)變色的水凝膠置于暗處5 h左右，水凝膠又變?yōu)闊o色。實施例8
步驟一、將0.60 g取代度為1.0的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取1.00 g磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中，攪拌速度大于lOOOrpm,磷鶴酸溶液不超過IOs/滴；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h，形成可逆光致變色水凝膠。將所得水凝膠在紫外燈下照射5 h左右，水凝膠變?yōu)樗{色，將已經(jīng)變色的水凝膠置于暗處5 h左右，水凝膠又變?yōu)闊o色。實施例9
步驟一、將0.60 g取代度為1.0的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；步驟二、取1.10 g磷鶴酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h；
不能形成水凝膠，原因是磷鎢酸過量。實施例10
步驟一、將0.60 g取代度為0.86的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取0.70 g磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h；
不能形成水凝膠，原因是磷鎢酸不足。實施例11
步驟一、將0.60 g取代度為0.86的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取0.80g磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中，攪拌速度大于lOOOrpm,磷鶴酸溶液不超過IOs/滴； 步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h，形成可逆光致變色水凝膠。 將所得水凝膠在紫外燈下照射5 h左右，水凝膠變?yōu)樗{色，將已經(jīng)變色的水凝膠置于暗處5 h左右，水凝膠又變?yōu)闊o色。實施例12
步驟一、將0.60 g取代度為0.86的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取0.90 g磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中，攪拌速度大于lOOOrpm,磷鶴酸溶液不超過IOs/滴；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h，形成可逆光致變色水凝膠。將所得水凝膠在紫外燈下照射5 h左右，水凝膠變?yōu)樗{色，將已經(jīng)變色的水凝膠置于暗處5 h左右，水凝膠又變?yōu)闊o色，其過程參見圖2、圖3和4。實施例13
步驟一、將0.60g取代度為0.86的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取1.00 g磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中，攪拌速度大于lOOOrpm,磷鶴酸溶液不超過IOs/滴；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h，形成可逆光致變色水凝膠。將所得水凝膠在紫外燈下照射5 h左右，水凝膠變?yōu)樗{色，將已經(jīng)變色的水凝膠置于暗處5 h左右，水凝膠又變?yōu)闊o色。實施例14
步驟一、將0.60g取代度為0.86的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取1.1Og磷鶴酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中，攪拌速度大于lOOOrpm,磷鶴酸溶液不超過IOs/滴；步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h，形成可逆光致變色水凝膠。將所得水凝膠在紫外燈下照射5 h左右，水凝膠變?yōu)樗{色，將已經(jīng)變色的水凝膠置于暗處5 h左右，水凝膠又變?yōu)闊o色。實施例15
步驟一、將0.60g取代度為0.86的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取1.15 g磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h；
不能形成水凝膠，原因是磷鎢酸過量。實施例16
步驟一、將0.60g取代度為0.86的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取0.90g磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將CMC溶液緩慢滴加到磷鎢酸溶液中；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h；
不能形成水凝膠。

實施例17
步驟一、將0.60g取代度為0.6的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取0.55g磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中，攪拌速度大于lOOOrpm,磷鶴酸溶液不超過IOs/滴；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h，形成可逆光致變色水凝膠。 將所得水凝膠在紫外燈下照射5 h左右，水凝膠變?yōu)樗{色，將已經(jīng)變色的水凝膠置于暗處5 h左右，水凝膠又變?yōu)闊o色。實施例18
步驟一、將0.60 g取代度為0.6的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取1.0Og磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中，攪拌速度大于lOOOrpm,磷鶴酸溶液不超過IOs/滴；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h，形成可逆光致變色水凝膠。將所得水凝膠在紫外燈下照射5 h左右，水凝膠變?yōu)樗{色，將已經(jīng)變色的水凝膠置于暗處5 h左右，水凝膠又變?yōu)闊o色。實施例19
步驟一、將0.60g取代度為1.8的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取2.05g磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中，攪拌速度大于lOOOrpm,磷鶴酸溶液不超過IOs/滴；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h，形成可逆光致變色水凝膠。將所得水凝膠在紫外燈下照射5 h左右，水凝膠變?yōu)樗{色，將已經(jīng)變色的水凝膠置于暗處5 h左右，水凝膠又變?yōu)闊o色。
實施例20
步驟一、將0.60g取代度為1.8的CMC加入到20g水中，攪拌至溶解；
步驟二、取2.1Og磷鎢酸加入到IOg水中，震蕩至溶解；
步驟三、在磁力攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液緩慢滴加到CMC溶液中，攪拌速度大于lOOOrpm,磷鶴酸溶液不超過IOs/滴；
步驟四、滴加結束后，停止攪拌，靜置2 h，形成可逆光致變色水凝膠。將所得水凝膠 在紫外燈下照射5 h左右，水凝膠變?yōu)樗{色，將已經(jīng)變色的水凝膠置于暗處5 h左右，水凝膠又變?yōu)闊o色。
權利要求
1.一種羧甲基纖維素基可逆光致變色水凝膠，其特征在于:其是由羧甲基纖維素水溶液和磷鎢酸水溶液混合得到，混合的方式是:將磷鎢酸水溶液逐滴并緩慢加入到羧甲基纖維素水溶液中，同時用磁力攪拌混合；所述羧甲基纖維素水溶液的濃度在1%-5%之間，取代度在0.6-1.8之間，磷鎢酸水溶液的濃度為5%-30%。
2.一種羧甲基纖維素基可逆光致變色水凝膠的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一、制備羧甲基纖維素水溶液，羧甲基纖維素水溶液的濃度在1%_5%之間，羧甲基纖維素的取代度在0.6-1.8之間； 步驟二、制備磷鎢酸水溶液，濃度為5%-30% ； 步驟三、在磁力攪拌下，將步驟二所得的磷鎢酸水溶液與步驟一制得的羧甲基纖維素水溶液混合，磷鎢酸水溶液與羧甲基纖維素鈉水溶液質(zhì)量比在1:1.7 2.0之間，混合方式為磷鎢酸水溶液逐滴并緩慢加入到羧甲基纖維素水溶液中； 步驟四、停止攪 拌，靜置2 h以上，即可得到羧甲基纖維素基可逆光致變色水凝膠。
3.根據(jù)權利要求2所述的羧甲基纖維素基可逆光致變色水凝膠制備方法，其特征在于:磷鎢酸水溶液滴加的速度最快不超過IOs/滴。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種羧甲基纖維素基可逆光致變色水凝膠制備方法，其特征在于:所述磁力攪拌的速度大于lOOOrpm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種羧甲基纖維素基可逆光致變色水凝膠的制備方法，其是將不同取代度的羧甲基纖維素溶解于水中，配制成羧甲基纖維素水溶液，然后配制磷鎢酸水溶液，在不斷攪拌的條件下，將磷鎢酸溶液與羧甲基纖維素水溶液混合，控制磷鎢酸的加入方式及加入量，最后，停止攪拌，靜置2h，得到羧甲基纖維素基水凝膠。通過流變學的表征，所形成的羧甲基纖維素基水凝膠具有較為完整的網(wǎng)絡結構，其網(wǎng)絡結構與羧甲基纖維素的取代度以及磷鎢酸的加入量有關。通過紫外-可見分光光度計對變色前后的水凝膠的吸光度和透光率進行表征，發(fā)現(xiàn)其在預防紫外線和強光照射方面有著十分重要的應用前景，可用在建筑材料、分光材料及許多其他相關領域。
文檔編號C08L1/26GK103224631SQ20131016050
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月3日 優(yōu)先權日2013年5月3日
發(fā)明者邵自強, 王茜, 李友琦, 王飛俊, 謝瑩, 陳洋溢, 王文俊, 李永紅 申請人:北京理工大學, 重慶力宏精細化工有限公司, 北京北方世紀纖維素技術開發(fā)有限公司