CN101045774A

CN101045774A - 一种纳米水凝胶材料及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN101045774A
Application number: CNA2007100275220A
Authority: CN
Inventors: 张平; 吕满庚
Original assignee: Guangzhou Institute of Chemistry of CAS
Current assignee: Hainan Kexiang new Mstar Technology Ltd
Priority date: 2007-04-12
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2027-04-12
Also published as: CN100509886C

Abstract

本发明公开了一种纳米水凝胶材料及其制备方法。该纳米水凝胶材料是采用插层和可逆加成－断裂链转移自由基聚合相结合方法，将含有单体、引发剂、交联剂、链转移剂和蒙脱土都加入到有机溶剂体系中，在引发剂的存在下，采用可逆加成－断裂链转移自由基聚合的办法，获得纳米结构水凝胶材料。本发明制备的纳米水凝胶材料具有较高拉伸强度、良好的韧性、较快的响应速率以及较高的溶胀率，可用作药物的控制释放、酶固定化、物质分离等，可在食品、造纸、医药卫生或石油工业等领域的应用。本发明提供的水凝胶只需要2个小时左右就能达到溶胀平衡，只需要20分钟就能达到去溶胀平衡。本发明提供的水凝胶的溶胀率为400～700％。

Description

一种纳米水凝胶材料及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及功能高分子领域，特别是指一种高强度和高溶胀率的纳米水凝胶材料及其制备方法和用途。

背景技术

聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)水凝胶具有温度敏感性，自1984年Tanaka等发现这一特性以来，人们对PNIPAAm水凝胶理论和应用均进行了广泛的研究，并已将其应用于药物控制释放、酶固定化和循环吸收剂等领域。

传统方法制备得到的PNIPAAm水凝胶响应速率慢、力学性能差，使其应用受到了限制。通常采用3个方法来提高水凝胶的响应速率：a)缩小凝胶的体积尺寸，因为凝胶的响应时间与其线性尺寸的平方成正比。b)合成具有孔结构的凝胶，由于有效扩散距离由相邻孔间的距离平均值控制，所以含孔结构的凝胶可加快体积的变化；c)在凝胶基体中引入摇摆链，从而形成疏水微区，增强凝胶收缩塌陷时网络与水分子之间的排斥作用。

最近，Haraguchi等提出用无机粘土(Clay)代替交联剂原位聚合形成纳米复合水凝胶。在这种凝胶中，剥离的粘土片层以氢键、离子键或配位键与高分子链作用，扮演着交联剂的角色，自由高分子链被固定在粘土片层上。这种纳米复合水凝胶具有较高拉伸强度、良好的韧性以及较快的响应速率，但这种纳米复合水凝胶还没有达到快速响应水凝胶的要求。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种具有较高拉伸强度、良好的韧性以及较快的响应速率的纳米水凝胶材料，该材料具备优良的机械性能和良好的韧性，可以被广泛地应用于食品、造纸、医药卫生和石油工业等领域。

本发明的另一个目的在于提供上述纳米水凝胶材料的制备方法，在相对温和的反应条件下，采取可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT聚合)和插层蒙脱土方法合成具有较高拉伸强度、良好的韧性以及较快的响应速率的纳米水凝胶材料。由于蒙脱土的层间距是纳米级的，通过插层的方法，在蒙脱土的层间进行聚合，故得到的水凝胶为纳米水凝胶材料。

本发明的再一个目的在于提供上述纳米水凝胶材料的用途。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种纳米水凝胶材料的制备方法，包括如下步骤：

首先将单体、交联剂、链转移剂、引发剂和蒙脱土分别加入到有机溶剂，在超声波的作用下完全分散在有机溶剂中；然后再抽真空以便除去氧气，充氮气密封，在40～100℃油浴中反应6～48小时，然后将所得水凝胶浸泡在水中，以去除残留的反应原料和线性聚合物，获得高强度和高溶胀率的纳米水凝胶材料；所述反应原料包括单体、交联剂、链转移剂、引发剂、蒙脱土和有机溶剂，单体是N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)，占反应原料总重量的5～30％；引发剂是偶氮二异丁腈(AIBN)，占反应原料总重量的0.1～8.5％；交联剂是N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)，占反应原料总重量的0.1～9％；链转移剂占反应原料总重量的0.1～7％；蒙脱土(Clay-S)占反应原料总重量的1～15％；其余为有机溶剂二甲基亚砜。

为了更好地实现本发明，所述的单体N-异丙基丙烯酰胺优选的用量占反应原料总重量的15～20％。

所述的交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)优选的用量占反应原料总重量的0.2～0.6％。

所述的引发剂偶氮二异丁腈优选的用量占反应原料总重量的0.1～0.5％。

所述的链转移剂包括硫代酸类链转移剂或者硫代酯类链转移剂等，所述的链转移剂特别优选的是二硫代苯甲酸或者二硫代苯甲酸苯乙基酯。所述链转移剂优选的用量占反应原料总重量的0.1～0.3％。所述的链转移剂可以先溶解在二甲基亚砜中，以便于链转移剂的称量。

所述的蒙脱土的分子式为：92.32wt％Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇，其优选的用量占反应原料总重量的2～10％。

所述的油浴中反应时间优选的是15～36小时。

所述的水凝胶浸泡在水中是采用5～20℃的去离子水浸泡水凝胶3～7天，每天不间断换水。

本发明制备方法是可逆加成-断裂链转移自由基聚合(RAFT聚合)和插层的方法。通过RAFT聚合合成的纳米水凝胶材料具有较高拉伸强度、良好的韧性以及较快的响应速率的纳米水凝胶材料。

本发明的纳米水凝胶材料就是通过上述方法制备而成的。

本发明的纳米水凝胶材料可用作药物的控制释放、酶固定化或物质分离等。所述的纳米水凝胶材料可以被广泛地应用于食品、造纸、医药卫生或石油工业等领域。

本发明通过是将含有单体N-异丙基丙烯酰胺、引发剂、交联剂、链转移剂以及蒙脱土都加入到溶剂体系中，在引发剂的存在下，采用可逆加成-断裂链转移自由基聚合的办法，从而获得无机/有机的纳米结构水凝胶材料。该材料由于将N-异丙基丙烯酰胺单体通过可逆加成-断裂链转移自由基聚合以插层的方式引入到无机蒙脱土的层间，在保持材料透明性和机械性能的同时，通过调节交联剂与链转移剂的比例可得到具有超枝化结构的聚合物，可以水凝胶的响应速度和提高水凝胶的溶胀率。同时由于蒙脱土的存在，使其水凝胶内部具有相互贯通的孔洞结构，使其具有理想的消溶胀速率。

通过红外光谱证明本发明材料中蒙脱土存在；通过照片、(去)溶胀动力学的研究，对这种纳米水凝胶材料的机械性能和(去)溶胀动力学进行了测试，通过透射电镜确定了无机组分很好的分散在水凝胶中。根据傅立叶红外光谱，在3188cm^-1处的吸收峰是由丙烯酰胺基团的N-H伸展振动引起的；在1674cm^-1处的吸收峰是由丙烯酰胺基团的C＝O振动引起的；在1454cm^-1处的吸收峰是由丙烯酰胺基团的C-N伸展振动引起的；在1005cm^-1处的吸收峰是由蒙脱土中的Si-O伸展振动引起的；而在1068cm^-1处的一个弱的吸收峰是由C＝S伸展振动引起的，这个峰的不明显是由于链转移剂在纳米水凝胶中的低含量。在纳米水凝胶(去)溶胀动力学的研究表明现有技术获得的水凝胶一般需要24小时以上才能达到溶胀平衡，需要12小时以上才能达到去溶胀平衡；本发明提供的水凝胶只需要2个小时左右就能达到溶胀平衡，只需要20分钟就能达到去溶胀平衡。对纳米水凝胶机械性能的研究表明本发明提供的纳米水凝胶能抵抗25～400kPa的压力和拉伸长度为9～13倍而能恢复到原状，而普通水凝胶只能抵抗5kPa的压力和拉伸长度为0.3倍。通过上述研究表明，采用插层和可逆加成-断裂链转移自由基聚合相结合方法可以获得性能优越的用作药物的控制释放、酶固定化、物质分离等纳米水凝胶材料。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明提供的纳米水凝胶对温度的响应速度快，具有快速达到溶胀平衡和去溶胀平衡的性能。现有技术获得的水凝胶一般需要24小时以上才能达到溶胀平衡，需要12小时以上才能达到去溶胀平衡；本发明提供的水凝胶只需要2个小时左右就能达到溶胀平衡，只需要20分钟就能达到去溶胀平衡。

(2)本发明通过在凝胶的制备过程中加入链转移剂，采用可逆加成-断裂链转移自由基聚合的方法，可在凝胶内得到具有超枝化结构的聚合物，获得了进一步提高水凝胶对温度的响应速度，并且由于超枝化结构的存在，可以提高水凝胶的溶胀率。现有技术获得的水凝胶溶胀率一般为150～300％，而本发明提供的水凝胶的溶胀率为400～700％。

(3)本发明提供的纳米水凝胶由于水凝胶网络以插层的方式引入到无机蒙脱土的层间，可以提高水凝胶材料的透明性和机械性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

取1.3gN-异丙基丙烯酰胺单体，0.0163g链转移剂二硫代苯甲酸苯乙基酯，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)0.0362g，蒙脱土(92.32wt％Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇)0.1325g，偶氮二异丁腈(AIBN)0.0245g，5mL二甲基亚砜分别加入到单口烧瓶中，在超声波的作用下完全溶于有机溶剂二甲基亚砜中。然后再抽真空除去空气，封入氮气在烧瓶中，在40℃油浴中反应15小时进行RAFT聚合，从而获得纳米水凝胶材料。然后将水凝胶浸泡在15℃的去离子水中5天，每天不间断换水，以去除单体和线性聚合物。将水凝胶置于40℃的去离子水中使其均匀收缩，然后室温(20～25℃)晾干，得到干燥的纳米水凝胶材料。该纳米水凝胶1.8小时达到去溶胀平衡，18分钟达到去溶胀平衡，溶胀率为700％。该纳米水凝胶能抵抗350kPa的压力和拉伸长度为10倍而能恢复到原状。

实施例2

取0.2737gN-异丙基丙烯酰胺单体，0.0152g链转移剂二硫代苯甲酸苯乙基酯，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)0.0362g，蒙脱土(92.32wt％Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇)0.1329g，偶氮二异丁腈(AIBN)0.0245g，5mL二甲基亚砜分别加入到单口烧瓶中，在超声波的作用下完全溶于有机溶剂二甲基亚砜中。然后再抽真空除去空气，封入氮气在烧瓶中，在60℃油浴中反应18小时进行RAFT聚合，从而获得纳米水凝胶材料。然后将水凝胶浸泡在5℃的去离子水中7天，每天不间断换水，以去除单体和线性聚合物。将水凝胶置于40℃的去离子水中使其均匀收缩，然后室温晾干，得到干燥的纳米水凝胶材料。该纳米水凝胶2小时达到去溶胀平衡，20分钟达到去溶胀平衡，溶胀率为400％。该纳米水凝胶能抵抗380kPa的压力和拉伸长度为12倍而能恢复到原状。

实施例3

取2.2286gN-异丙基丙烯酰胺单体，0.0031g链转移剂二硫代苯甲酸苯乙基酯，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)0.0363g，蒙脱土(92.32wt％Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇)0.1324g，偶氮二异丁腈(AIBN)0.0243g，5mL二甲基亚砜分别加入到单口烧瓶中，在超声波的作用下完全溶于有机溶剂二甲基亚砜中。然后再抽真空除去空气，封入氮气在烧瓶中，在60℃油浴中反应22.5小时进行RAFT聚合，从而获得纳米水凝胶材料。然后将水凝胶浸泡在20℃的去离子水中3天，每天不间断换水，以去除单体和线性聚合物。将水凝胶置于40℃的去离子水中使其均匀收缩，然后室温晾干，得到干燥的纳米水凝胶材料。该纳米水凝胶2.5小时达到去溶胀平衡，25分钟达到去溶胀平衡，溶胀率为700％。该纳米水凝胶能抵抗320kPa的压力和拉伸长度为9.8倍而能恢复到原状。

实施例4

取1.1030gN-异丙基丙烯酰胺单体，0.0031g链转移剂二硫代苯甲酸苯乙基酯，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)0.0363g，蒙脱土(92.32wt％Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇)0.1324g，偶氮二异丁腈(AIBN)0.0243g，5mL二甲基亚砜分别加入到单口烧瓶中，在超声波的作用下完全溶于有机溶剂二甲基亚砜中。然后再抽真空除去空气，封入氮气在烧瓶中，在100℃油浴中反应6小时进行RAFT聚合，从而获得纳米水凝胶材料。然后将水凝胶浸泡在15℃的去离子水中5天，每天不间断换水，以去除单体和线性聚合物。将水凝胶置于40℃的去离子水中使其均匀收缩，然后室温晾干，得到干燥的纳米水凝胶材料。该纳米水凝胶2.5小时达到去溶胀平衡，23分钟达到去溶胀平衡，溶胀率为650％。该纳米水凝胶能抵抗360kPa的压力和拉伸长度为11倍而能恢复到原状。

实施例5

取1.1632gN-异丙基丙烯酰胺单体，0.0155g链转移剂二硫代苯甲酸苯乙基酯，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)0.0362g，蒙脱土(92.32wt％Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇)0.1269g，偶氮二异丁腈(AIBN)0.0245g，5mL二甲基亚砜分别加入到单口烧瓶中，在超声波的作用下完全溶于有机溶剂二甲基亚砜中。然后再抽真空除去空气，封入氮气在烧瓶中，在60℃油浴中反应30小时进行RAFT聚合，从而获得纳米水凝胶材料。然后将水凝胶浸泡在15℃的去离子水中5天，每天不间断换水，以去除单体和线性聚合物。将水凝胶置于40℃的去离子水中使其均匀收缩，然后室温晾干，得到干燥的纳米水凝胶材料。该纳米水凝胶2小时达到去溶胀平衡，22分钟达到去溶胀平衡，溶胀率为650％。该纳米水凝胶能抵抗25kPa的压力和拉伸长度为9倍而能恢复到原状。

实施例6

取1.1627gN-异丙基丙烯酰胺单体，0.0152g链转移剂二硫代苯甲酸苯乙基酯，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)0.0363g，蒙脱土(92.32wt％Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇)0.3970g，偶氮二异丁腈(AIBN)0.0245g，5mL二甲基亚砜分别加入到单口烧瓶中，在超声波的作用下完全溶于有机溶剂二甲基亚砜中。然后再抽真空除去空气，封入氮气在烧瓶中，在60℃的油浴中反应36小时进行RAFT聚合，从而获得纳米水凝胶材料。然后将水凝胶浸泡在15℃的去离子水中5天，每天不间断换水，以去除单体和线性聚合物。将水凝胶置于40℃的去离子水中使其均匀收缩，然后室温晾干，得到干燥的纳米水凝胶材料。该纳米水凝胶2小时达到去溶胀平衡，18分钟达到去溶胀平衡，溶胀率为680％。该纳米水凝胶能抵抗390kPa的压力和拉伸长度为12.9倍而能恢复到原状。

实施例7

取1.1629gN-异丙基丙烯酰胺单体，0.0151g链转移剂二硫代苯甲酸苯乙基酯，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)0.0362g，蒙脱土(92.32wt％Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇)0.6911g，偶氮二异丁腈(AIBN)0.0244g，5mL二甲基亚砜分别加入到单口烧瓶中，在超声波的作用下完全溶于有机溶剂二甲基亚砜中。然后再抽真空除去空气，封入氮气在烧瓶中，在60℃油浴中反应48小时进行RAFT聚合，从而获得纳米水凝胶材料。然后将水凝胶15℃的去离子水中5天，每天不间断换水，以去除单体和线性聚合物。将水凝胶置于40℃的去离子水中使其均匀收缩，然后室温晾干，得到干燥的纳米水凝胶材料。该纳米水凝胶2小时达到去溶胀平衡，14分钟达到去溶胀平衡，溶胀率为690％。该纳米水凝胶能抵抗400kPa的压力和拉伸长度为13倍而能恢复到原状。

实施例8

取1.1629gN-异丙基丙烯酰胺单体，0.0152g链转移剂二硫代苯甲酸苯乙基酯，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)0.0361g，蒙脱土(92.32wt％Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇)0.0630g，偶氮二异丁腈(AIBN)0.0244g，5mL二甲基亚砜分别加入到单口烧瓶中，在超声波的作用下完全溶于有机溶剂二甲基亚砜中。然后再抽真空除去空气，封入氮气在烧瓶中，在60℃油浴中反应48小时进行RAFT聚合，从而获得纳米水凝胶材料。然后将水凝胶15℃的去离子水中5天，每天不间断换水，以去除单体和线性聚合物。将水凝胶置于40℃的去离子水中使其均匀收缩，然后室温晾干，得到干燥的纳米水凝胶材料。该纳米水凝胶2小时达到去溶胀平衡，13分钟达到去溶胀平衡，溶胀率为650％。该纳米水凝胶能抵抗25kPa的压力和拉伸长度为9倍而能恢复到原状。

实施例9

取1.1629gN-异丙基丙烯酰胺单体，0.0152g链转移剂二硫代苯甲酸苯乙基酯，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)0.0361g，蒙脱土(92.32wt％Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇)1.1009g，偶氮二异丁腈(AIBN)0.0244g，5mL二甲基亚砜分别加入到单口烧瓶中，在超声波的作用下完全溶于有机溶剂二甲基亚砜中。然后再抽真空除去空气，封入氮气在烧瓶中，在60℃油浴中反应48小时进行RAFT聚合，从而获得纳米水凝胶材料。然后将水凝胶15℃的去离子水中5天，每天不间断换水，以去除单体和线性聚合物。将水凝胶置于40℃的去离子水中使其均匀收缩，然后室温晾干，得到干燥的纳米水凝胶材料。该纳米水凝胶2小时达到去溶胀平衡，16分钟达到去溶胀平衡，溶胀率为710％。该纳米水凝胶能抵抗400kPa的压力和拉伸长度为13倍而能恢复到原状。

实施例10

取1.1632gN-异丙基丙烯酰胺单体，0.0155g链转移剂二硫代苯甲酸苯乙基酯，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)0.0362g，蒙脱土(92.32wt％Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇)0.1269g，偶氮二异丁腈(AIBN)0.0064g，5mL二甲基亚砜分别加入到单口烧瓶中，在超声波的作用下完全溶于有机溶剂二甲基亚砜中。然后再抽真空除去空气，封入氮气在烧瓶中，在60℃油浴中反应30小时进行RAFT聚合，从而获得纳米水凝胶材料。然后将水凝胶浸泡在15℃的去离子水中5天，每天不间断换水，以去除单体和线性聚合物。将水凝胶置于40℃的去离子水中使其均匀收缩，然后室温晾干，得到干燥的纳米水凝胶材料。该纳米水凝胶2.1小时达到去溶胀平衡，23分钟达到去溶胀平衡，溶胀率为660％。该纳米水凝胶能抵抗28kPa的压力和拉伸长度为9.2倍而能恢复到原状。

实施例11

取1.1632gN-异丙基丙烯酰胺单体，0.0155g链转移剂二硫代苯甲酸苯乙基酯，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)0.0362g，蒙脱土(92.32wt％Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇)0.1269g，偶氮二异丁腈(AIBN)0.0.5891g，5mL二甲基亚砜分别加入到单口烧瓶中，在超声波的作用下完全溶于有机溶剂二甲基亚砜中。然后再抽真空除去空气，封入氮气在烧瓶中，在60℃油浴中反应30小时进行RAFT聚合，从而获得纳米水凝胶材料。然后将水凝胶浸泡在15℃的去离子水中5天，每天不间断换水，以去除单体和线性聚合物。将水凝胶置于40℃的去离子水中使其均匀收缩，然后室温晾干，得到干燥的纳米水凝胶材料。该纳米水凝胶2.1小时达到去溶胀平衡，23分钟达到去溶胀平衡，溶胀率为650％。该纳米水凝胶能抵抗28kPa的压力和拉伸长度为9.3倍而能恢复到原状。

实施例12

取1.1629gN-异丙基丙烯酰胺单体，0.0151g链转移剂二硫代苯甲酸苯乙基酯，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)0.6818g，蒙脱土(92.32wt％Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇)0.6911g，偶氮二异丁腈(AIBN)0.0244g，5mL二甲基亚砜分别加入到单口烧瓶中，在超声波的作用下完全溶于有机溶剂二甲基亚砜中。然后再抽真空除去空气，封入氮气在烧瓶中，在60℃油浴中反应48小时进行RAFT聚合，从而获得纳米水凝胶材料。然后将水凝胶15℃的去离子水中5天，每天不间断换水，以去除单体和线性聚合物。将水凝胶置于40℃的去离子水中使其均匀收缩，然后室温晾干，得到干燥的纳米水凝胶材料。该纳米水凝胶2小时达到去溶胀平衡，14分钟达到去溶胀平衡，溶胀率为400％。该纳米水凝胶能抵抗400kPa的压力和拉伸长度为13倍而能恢复到原状。

实施例13

取1.1629gN-异丙基丙烯酰胺单体，0.5204g链转移剂二硫代苯甲酸苯乙基酯，交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)0.0362g，蒙脱土(92.32wt％Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇)0.6911g，偶氮二异丁腈(AIBN)0.0244g，5mL二甲基亚砜分别加入到单口烧瓶中，在超声波的作用下完全溶于有机溶剂二甲基亚砜中。然后再抽真空除去空气，封入氮气在烧瓶中，在60℃油浴中反应48小时进行RAFT聚合，从而获得纳米水凝胶材料。然后将水凝胶15℃的去离子水中5天，每天不间断换水，以去除单体和线性聚合物。将水凝胶置于40℃的去离子水中使其均匀收缩，然后室温晾干，得到干燥的纳米水凝胶材料。该纳米水凝胶2小时达到去溶胀平衡，14分钟达到去溶胀平衡，溶胀率为700％。该纳米水凝胶能抵抗380kPa的压力和拉伸长度为12倍而能恢复到原状。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1、一种纳米水凝胶材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

首先将单体、交联剂、链转移剂、引发剂和蒙脱土分别加入到行机溶剂，在超声波的作用下完全分散在有机溶剂中；再抽真空，充氮气密封，在40～100℃油浴中反应6～48小时，然后将所得水凝胶浸泡在水中，获得纳米水凝胶材料；所述反应原料包括单体、交联剂、链转移剂、引发剂、蒙脱土和有机溶剂，单体是N-异丙基丙烯酰胺，占反应原料总重量的5～30％；引发剂是偶氮二异丁腈，占反应原料总重量的0.1～8.5％；交联剂是N，N′-亚甲基双丙烯酰胺，占反应原料总重量的0.1～9％；链转移剂占反应原料总重量的0.1～7％；蒙脱土占反应原料总重量的1～15％；其余为有机溶剂二甲基亚砜。

2、根据权利要求1所述的一种纳米水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述的单体N-异丙基丙烯酰胺的用量占反应原料总重量的15～20％。

3、根据权利要求1所述的一种纳米水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述的交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺的用量占反应原料总重量的0.2～0.6％。

4、根据权利要求1所述的一种纳米水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述的引发剂偶氮二异丁腈的用量占反应原料总重量的0.1～0.5％。

5、根据权利要求1所述的一种纳米水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述的链转移剂包括硫代酸类链转移剂或者硫代酯类链转移剂，所述的链转移剂是二硫代苯甲酸或者二硫代苯甲酸苯乙基酯，所述链转移剂的用量占反应原料总重量的0.1～0.3％。

6、根据权利要求5所述的一种纳米水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述的蒙脱土的分子式为：92.32wt％ Mg_5.34Li_0.66Si₈O₂₀(OH)₄Na_0.66，7.68wt％Na₄P₂O₇，其用量占反应原料总重量的2～10％。

7、根据权利要求1所述的一种纳米水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述的油浴中反应时间为15～36小时。

8、根据权利要求1所述的一种纳米水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述的水凝胶浸泡在水中是采用5～20℃的去离子水浸泡水凝胶3～7天。

9、一种纳米水凝胶材料就是通过权利要求1所述的一种纳米水凝胶材料的制备方法制备而成的。

10、权利要求9所述的纳米水凝胶材料在食品、造纸、医药卫生或石油工业领域的应用。