專利名稱：具有臨界共溶溫度的高粘土含量的復合水凝膠及制備方法
技術領域：
本發明涉及一種復合水凝膠的制備方法。 發明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，已經吸引了很多研究者的研究興趣。與傳 統水凝膠相比，由于其獨特的性能，這種溫敏性水凝膠已經被應用到很多 領域，諸如蛋白質配體的檢測，藥物釋放控制以及微通道元件等方面。PNIPAAm/粘土水凝膠擁有獨特的無機/有機三維網絡結構，其含水量 可高達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)作為交聯劑，申請人在中國專利，公開號為 CN200610002977.8中，公開了一種高粘土含量的PNIPAAm/粘土納米復合 水凝膠。該水凝膠突破傳統的水凝膠力學性能差的特性，具有較高的斷裂 強度和較大的斷裂伸長比，并且發現其機械強度隨著粘土含量的增加而增 大，然而這種納米復合水凝膠對溫度的敏感性卻隨著粘土含量的提高而不 斷下降。如當粘土含量達到該凝膠的9wt。/。時凝膠的最低臨界共溶溫度消 失，對紫外光的敏感性消失。 發明內容本發明的目的是提供一種具有臨界共溶溫度的高粘土含量的復合水凝 膠及制備方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。本發明具有臨界共溶溫度的復合水凝膠的制備方法，包括如下歩驟 將預聚液在0-5。C條件下，原位自由基聚合，聚合時間為30-70小時；所說的預聚液的組分和重量份數包括異-丙基丙烯酰胺7.5-8.2份，交聯劑7.5-10份，弓f發劑0.08-0.16份， 催化劑0.08-0.16份，聚乙二醇1.4-10份，水74-82份； 異-丙基丙烯酰胺為單體；所說的交聯劑為經焦磷酸鈉改性的鋰皂石(LaponiteXLS)，其化學結 構通式為(92.32wt%Mg5.34Li0.66Si8O20(OH)4Na0.66， 7.68wt%Na4P207)，俗稱"粘土"，可采用市售產品；所說的引發劑選自過硫酸鉀、過硫酸銨或偶氮二異丁腈中的一種；所說的催化劑選自N，N,lsP,N'-四甲基乙二胺、三乙醇胺或代硫酸鈉中的 一種；優選重均分子量為1000-6000的聚乙二醇；本發明的方法通過向復合水凝膠的預聚液中加入聚乙二醇的方法，提 高了高粘土含量的納米復合水凝膠對紫外光的敏感性，使已經失去最低臨 界共溶溫度(LCST)的復合水凝膠重新對紫外光產生敏感性，并且出現兩 個臨界共溶溫度，高臨界共溶溫度(UCST)為18-22°C，低臨界共溶溫度 (LCST)為22-32°C，對于今后復合水凝膠的性能控制和應用有重要借鑒 意義，所獲得的復合水凝膠，尤其可以用于光敏測溫元器件領域。
具體實施方式
實施例1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， 形成溶液，加入3克異-丙基丙烯酰胺和0.5克重均分子量為6000的聚乙二 醇，攪拌；將0.03克過硫酸鉀溶解在2克去離子水中；將上述的過硫酸鉀水溶液和0.024克催化劑N,N,W,N'-四甲基乙二胺同時加入到上述的燒杯中，攪拌，形成預聚液；向預聚液中鼓入氮氣30分鐘，去除溶液中殘留的氧。然后將溶液注入 到長60mm，直徑5mm的玻璃管中，保持O'C，反應30小時，即可獲得所 說的具有臨界共溶溫度的復合水凝膠。凝膠對紫外光敏感性的檢測方法采用文獻2002年大分子雜志35巻中，原口和敏等人的報道中提到的 方法，在T-1-5(TC測試凝膠對紫外光(波長為600納米)的透光率。 其結果如下最低臨界共溶溫度(LCST)為32"C;不存在最高臨界共溶溫度(UCST)。實施例2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， 形成溶液，加入3克異-丙基丙烯酰胺和重均分子量為6000的聚乙二醇1 克，攪拌；將0.06克過硫酸銨溶解在2克去離子水中；將上述的過硫酸銨水溶液和0.024克催化劑三乙醇胺同時加入到上述 的燒杯中，攪拌，形成預聚液。向預聚液中鼓入氮氣30分鐘，去除溶液中殘留的氧。然后將溶液注入 到長60mm，直徑5mm的玻璃管中，保持2'C，反應60小時，獲得產物；采用實施例1相同的方法檢測，其結果如下:最低臨界共溶溫度(LCST) 為28"C;最高臨界共溶溫度(UCST)為22。C。實施例3將3克粘土溶解到28克去離子水溶液，置于150ml燒杯中撹拌2小時，形成溶液，加入3克異-丙基丙烯酰胺和重均分子量為6000的聚乙二醇4 克，撹拌；將0.03克過硫酸鉀溶解在2克去離子水中；將上述的過硫酸鉀水溶液和0.04S克催化劑硫代硫酸鈉同時加入到上 述的燒杯中，撹拌，形成預聚液。向預聚液中鼓入氮氣30分鐘，去除溶液中殘留的氧。然后將溶液注入 到長60mm，直徑5mm的玻璃管中，保持5"C，反應70小時。采用實施例1相同的方法檢領!l，其結果如下:最低臨界共溶溫度(LCST) 為22。C;最高臨界共溶溫度(UCST)為18。C。實施例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， 形成溶液，加入3克異-丙基丙烯酰胺和重均分子量為1000的聚乙二醇0.5 克，攪拌；將0.03克過硫酸鉀溶解在2克去離子水中；將上述的過硫酸鉀水溶液和0.024克催化劑N,N,W,N'-四甲基乙二胺同 時加入到上述燒杯中，攪拌，形成預聚液；向預聚液中鼓入氮氣30分鐘，去除溶液中殘留的氧。然后將溶液注入 到長60mm，直徑5mm的玻璃管中，保持4。C，反應70小時。采用實施例1相同的方法檢測，其結果如下:最低臨界共溶溫度(LCST) 為3(TC;最高臨界共溶溫度(UCST)為24。C。實施例5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， 形成溶液，加入3克異-丙基丙烯酰胺和重均分子量為1000的聚乙二醇4克，攪拌；將0.03克過硫酸鉀溶解在2克去離子水中；將上述的過硫酸鉀水溶液和0.048克催化劑N，N，N'，N'-四甲基乙二胺同 時加入到上述燒杯中，攪拌，形成預聚液；向預聚液中鼓入氮氣30分鐘，去除溶液中殘留的氧。然后將溶液注入 到長60mm，直徑5mm的玻璃管中，保持3'C,反應50小時。采用實施例1相同的方法檢測，其結果如下:最低臨界共溶溫度(LCST) 為28。C;最高臨界共溶溫度(UCST)為22。C。比較例1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， 形成溶液，加入3克異-丙基丙烯酰胺，攪拌； 將0.03克過硫酸鉀溶解在2克去離子水中；將上述的過硫酸鉀水溶液和0.024克催化劑N，N,W,W-四甲基乙二胺同 時加入到上述燒杯中，攪拌，形成預聚液。向預聚液中鼓入氮氣30分鐘，去除溶液中殘留的氧。然后將溶液注入 到長60mm，直徑5mm的玻璃管中，保持0。C，反應40小時。采用實施例l相同的方法檢測，其結果如下沒有臨界共溶溫度。
權利要求
1. 具有臨界共溶溫度的復合水凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟將預聚液原位自由基聚合，所說的預聚液的組分和重量份數包括異-丙基丙烯酰胺7.5-8.2份，交聯劑7.5-10份，引發劑0.08-0.16份，催化劑0.08-0.16份，聚乙二醇1.4-10份，水74-82份；所說的交聯劑為經焦磷酸鈉改性的鋰皂石；
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將預聚液在0-5C條件 下聚合，聚合時間為30-70小時。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所說的引發劑選自過硫酸鉀、過硫酸銨或偶氮二異丁腈中的一種。
4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所說的催化劑選自 N,N,N',N-四甲基乙二胺、三乙醇胺或代硫酸鈉中的一種。
5. 根據權利要求1 4任一項所述的方法，其特征在于，聚乙二醇重 均分子量為1000-6000。
6. 根據權利要求1 5任一項所述方法制備的具有臨界共溶溫度的復 合水凝膠。
全文摘要
本發明提供了一種具有臨界共溶溫度的高粘土含量的復合水凝膠及制備方法。制備方法，其特征在于，包括如下步驟將預聚液原位自由基聚合，預聚液的組分和重量份數異-丙基丙烯酰胺7.5-8.2份，交聯劑7.5-10份，引發劑0.08-0.16份，催化劑0.08-0.16份，聚乙二醇1.4-10份，水74-82份；交聯劑為經焦磷酸鈉改性的鋰皂石。本發明在預聚液中加入聚乙二醇，提高了高粘土含量的納米復合水凝膠對紫外光的敏感性，使已經失去臨界共溶溫度的復合水凝膠重新對紫外光產生敏感性，并且出現兩個臨界共溶溫度，對于今后復合水凝膠的性能控制和應用有重要借鑒意義，尤其可以用于光敏測溫元器件領域。
文檔編號C08F2/44GK101265309SQ20081003645
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月22日 優先權日2008年4月22日
發明者劉曉利, 姜永梅, 朱美芳, 陳彥模, 陳文萍 申請人:東華大學