本發明涉及溫敏材料技術領域,具體涉及一種改性石墨烯與納米纖維素復合溫敏材料的制備方法。
背景技術:
在過去的十多年,多孔納米材料在藥物制劑方面的發展引起了許多科研人員的興趣。由于纖維素的生物相容性以及易降解,將納米纖維素應用于藥劑學、納米藥物、生物技術等方面也逐漸成為熱點。由于納米纖維素的制備方法、表面修飾以及來源的不同,產生了多種不同類型的納米纖維素,其中棒狀-納米纖維素顆粒被稱作纖維素納米纖絲或者納米晶體。納米纖維素主要是以水凝膠或者含水量很高的懸浮液的形式存在,固體的多孔納米纖維素氣凝膠可以通過冷凍干燥或者超臨界干燥得到。將介孔材料與纖維素結合得到的復合材料也成為許多研究者的熱點,首先,纖維素無毒無害,二氧化硅具有高熔點、無毒、高穩定性等特殊性質,將兩者結合作為藥物的輔料是具有一定的可行性。
張凈《纖維素基雜化材料的制備及其溫敏性能研究》一文中通過濃硫酸預處理法得到納米纖維素懸浮液,利用靜電吸附法制備出了高比表面積的納米纖維素-二氧化硅雜化材料,并利用原子轉移自由基反應制備出了具有溫敏效應的納米纖維素溫敏材料,對樣品的緩釋性能進行探究,證實了納米纖維素溫敏材料具有良好的緩釋性能,但是在某些機械性能如韌性較差,這使這些溫敏材料的應用受到很大限制。
技術實現要素:
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷,提供一種改性石墨烯與納米纖維素復合溫敏材料的制備方法,制備工藝簡單,且可以避免原料石墨烯進行團聚,產品機械性能優良。
本發明是通過以下技術方案實現的:
一種改性石墨烯與納米纖維素復合溫敏材料的制備方法,包括以下步驟:
(1)將20-30重量份的石墨烯溶于100-200重量份無水乙醇中,快速磁力攪拌下滴加2-5重量份氨水,加完后持續攪拌,將1-2重量份十六烷基三甲基溴化銨先溶解在無水乙醇后,在快速攪拌下滴加溶液,保持60-80℃,磁力攪拌2-5小時,待用;
(2)將0.5-1重量份納米纖維素依次加入100-150重量份水,0.5-1.5重量份烷基酚聚氧乙烯醚,2-10重量份尿素,低溫超聲分散后,磁力攪拌1-12小時后,20-30℃,放置2-3天,待用;
(3)將步驟(2)所得溶液水浴加熱35-55℃,邊攪拌邊加入1-2重量份前驅液,保持溫度加熱40-60分鐘后,加入步驟(1)所得物,保持溫度,高速攪拌,繼續反應10-12小時,去除十六烷基三甲基溴化銨,離心后依次用蒸餾水,乙醇洗滌3-4次后進行凍干既得所述改性石墨烯與納米纖維素復合溫敏材料。
步驟(2)所述的低溫超聲分散為在冰水浴中處理5-10分鐘后,超聲分散,超聲頻率為40-80khz,每次保持5分鐘,間隔1分鐘,重復5-6次。
所述的前驅液正硅酸甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸異丙酯和正硅酸丁酯中的一種或幾種的組合。
所述的去除十六烷基三甲基溴化銨,以乙酸鈉的無水乙醇溶液為萃取劑,進行萃取去除十六烷基三甲基溴化銨。
所述的凍干為置凍干機內,冷凍至-10--20℃,抽真空至干燥室壓力30-40pa,加熱40-50℃,直到物料中的冰全部升華。
本發明的優點是:
本發明先將石墨烯使用氨水與十六烷基三甲基溴化銨進行處理改性,之后將納米纖維素加入尿素與烷基酚聚氧乙烯醚進行表面活化后超聲分散制成溶液,加入前驅液,利用靜電吸附法制備納米纖維素-二氧化硅雜化材料,之后加入處理改性后的石墨烯進行反應,去除十六烷基三甲基溴化銨后凍干制成,石墨烯經過改性處理后表面吸附性提高,也大幅度減少石墨烯的團聚的作用,纖維素經過尿素處理后可表面接枝胺基,提高纖維素的溫敏感應,之后混合反應時石墨烯可吸附尿素,采用去除模板劑的方法制成介孔石墨烯,本發明制備工藝簡單,成本低廉、且可以避免原料石墨烯進行團聚,產品機械性能優良。
具體實施方式
一種改性石墨烯與納米纖維素復合溫敏材料的制備方法,包括以下步驟:
(1)將25重量份的石墨烯溶于150重量份無水乙醇中,快速磁力攪拌下滴加4重量份氨水,加完后持續攪拌,將1.5重量份十六烷基三甲基溴化銨先溶解在無水乙醇后,在快速攪拌下滴加溶液,保持70℃,磁力攪拌3.5小時,待用;
(2)將0.8重量份納米纖維素依次加入120重量份水,1重量份烷基酚聚氧乙烯醚,6重量份尿素,低溫超聲分散后,磁力攪拌5小時后,25℃,放置2天,待用;
(3)將步驟(2)所得溶液水浴加熱45℃,邊攪拌邊加入1.5重量份前驅液,保持溫度加熱50分鐘后,加入步驟(1)所得物,保持溫度,高速攪拌,繼續反應12小時,去除十六烷基三甲基溴化銨,離心后依次用蒸餾水,乙醇洗滌3次后進行凍干既得所述改性石墨烯與納米纖維素復合溫敏材料。
步驟(2)所述的低溫超聲分散為在冰水浴中處理8分鐘后,超聲分散,超聲頻率為60khz,每次保持5分鐘,間隔1分鐘,重復5次。
所述的前驅液正硅酸甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸異丙酯和正硅酸丁酯中的一種或幾種的組合。
所述的去除十六烷基三甲基溴化銨,以乙酸鈉的無水乙醇溶液為萃取劑,進行萃取去除十六烷基三甲基溴化銨。
所述的凍干為置凍干機內,冷凍至-15℃,抽真空至干燥室壓力35pa,加熱45℃,直到物料中的冰全部升華。