CN102167763B - 低温光聚合制备多孔水凝胶的方法 - Google Patents

低温光聚合制备多孔水凝胶的方法 Download PDF

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Abstract

本发明主要介绍了用低温光聚合制备水凝胶的新方法。所述的低温环境是0℃到-150℃，水凝胶为以环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸树脂中的一种或两种复配物为主体；水、乙醇、丙酮、甲醇、乙腈、二恶烷、氯仿、乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氢呋喃、丙醇、丁醇、二氯甲烷、甲苯、二乙醚、丙醚、庚烷、环戊烷、环己烷、石油醚中的一种为溶剂，所占丙烯酸树脂质量比重的10％-500％；引发剂为常用光引发剂BP、651、907、ITX、1173、184、2959、369、TPO、819、CQ、784，所占丙烯酸树脂质量比重的0.1％-5％。

Description

低温光聚合制备多孔水凝胶的方法
技术领域
本发明涉及一种低温环境下光聚合制备多孔水凝胶材料的新方法。 
背景技术
绝大多数光固化反应都是在室温下进行的，这也是光固化的优点之一。在光聚合的过程中，由于反应是放热过程会放出大量的热。聚合体系又是热的不良导体，在较厚的聚合体系中，热量很难迅速释放出去，这样势必会影响里面分子的运动，从而最终影响物质的性能。假如固化的膜层与绝缘材料相接触(如泡沫塑料或惰性气体)，样品中的温度会升高，对于普通的单体绝热温度升高可以很容易的超过200℃。温度升高影响聚合的动力学和固化膜的黏度。如果固化膜与热传导性的材料相接触，如金属，热会传导到底层，温度梯度会在内部和样品表面升高[83]。 
当温度在玻璃化转变温度附近时，聚合反应在早期形成微凝胶，它大大降低了分子流动性和反应活性，微凝胶之间可进一步反应形成分子交联，双键官能团和自由基被“冻结”在交联体系内，聚合反应终止。当聚合温度越低，体系形成微凝胶和交联越早，因此聚合转化率越小。聚合温度升高，分子流动性增强，转化率增加；聚合温度降低，玻璃化更早出现，转化率减小。到目前为止，研究温度变化对聚合反应影响的文献比较少；更无(超)低温聚合动力学及高分子性能研究的报道。 
发明内容
针对常温光聚合会导致体系热缩现象比较明显，本发明采用低温光聚合制备水凝胶材料。该方法操作过程条件温和、易于控制、步骤简单，成本低廉。(1)将环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、丙烯酸树脂中的一种或两种复配物中加入到相应的溶剂，其中包括水、乙醇、丙酮、甲醇、乙腈、二恶烷、氯仿、乙酸乙酯、乙酸丁酯、四氢呋喃、丙醇、丁醇、二氯甲烷、甲苯、二乙醚、丙醚、庚烷、环戊烷、环己烷、石油醚，所占丙烯酸树脂质量比重的10％-500％，优选50％-200％。然后加入丙烯酸树脂质量比重的0.1％-5％的光引发剂，优选0.5％-4％。包括光引发剂BP、651、907、ITX、1173、184、2959、369、TPO、819、CQ、784中的一种。 
(2)混合均匀后，将其注入到透光的密闭模具中，放入到低温槽中用UV光源照射，温度范围为-5℃～-80℃，优选-5℃～-40℃。光照时间为5分钟～20分钟。将光照后的聚合物从模具中取出，放入到冷冻干燥机冻干备用。 
与现有技术相比，本发明方法具有以下优点： 
1、此方法可以在较低的温度范围内获得水凝胶多孔材料； 
2、此方法对设备要求低，收集装置、后处理工序简单，降低了成本； 
3、此方法获得的材料收缩较小，可以应用于很多对高温要求严格的体系。 
附图说明
图1是以HEMA为主体树脂，水为溶剂，含量为树脂质量的20％。 
图2是以HEMA为主体树脂，水为溶剂，含量为树脂质量的100％。 
图3是以HEMA为主体树脂，水为溶剂，含量为树脂质量的200％ 
实施例1： 
(1)将2(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯为主体树脂，溶剂为乙醇，所占丙烯酸树脂质量比重的10％，然后加入丙烯酸树脂质量比重的0.1％的光引发剂1173。 
(2)混合均匀后，将其注入到透光的密闭模具中，放入到低温槽中用UV光源照射，温度范围为-40℃。光照时间为20分钟。将光照后的聚合物从模具中取出，放入到冷冻干燥机冻干备用。 
实施例2： 
(1)将1.6-己二醇二丙烯酸酯为主体树脂，溶剂为1，6二氧六环，所占丙烯酸树脂质量比重的100％，然后加入丙烯酸树脂质量比重的0.5％的光引发剂TPO。 
(2)混合均匀后，将其注入到透光的密闭模具中，放入到低温槽中用UV光源照射，温度范围为-20℃。光照时间为10分钟。将光照后的聚合物从模具中取出，放入到冷冻干燥机冻干备用。 
实施例3： 
(1)将三羟甲基丙烷三丙烯酸酯为主体树脂，溶剂为乙酸乙酯，所占丙烯酸树脂质量比重的200％，然后加入丙烯酸树脂质量比重的2％的光引发剂907。 
(2)混合均匀后，将其注入到透光的密闭模具中，放入到低温槽中用UV光源照射，温度范围为-5℃。光照时间为15分钟。将光照后的聚合物从模具中取出，放入到冷冻干燥机冻干备用。 
实施例4： 
(1)将丙烯酸羟乙酯为主体树脂，溶剂为环己烷，所占丙烯酸树脂质量比重的300％，然后加入丙烯酸树脂质量比重的3％的光引发剂819。 
(2)混合均匀后，将其注入到透光的密闭模具中，放入到低温槽中用UV光源照射，温度范围为-30℃。光照时间为20分钟。将光照后的聚合物从模具中取出，放入到冷冻干燥机冻干备用。 
实施例5： 
(1)将丙烯酸羟乙酯和聚乙二醇二丙烯酸酯为主体树脂，溶剂为石油醚，所占丙烯酸树脂质量比重的400％，然后加入丙烯酸树脂质量比重的5％的光引发剂651。 
(2)混合均匀后，将其注入到透光的密闭模具中，放入到低温槽中用UV光源照射，温度范围为-80℃。光照时间为20分钟。将光照后的聚合物从模具中取出，放入到冷冻干燥机冻干备用。 
实施例6： 
(1)将甲基丙烯酸羟乙酯和聚乙二醇二丙烯酸酯为主体树脂，溶剂为丙醇，所占丙烯酸树脂质量比重的300％，然后加入丙烯酸树脂质量比重的3％的光引发剂184。 
(2)混合均匀后，将其注入到透光的密闭模具中，放入到低温槽中用UV光源照射，温度范围为-20℃。光照时间为20分钟。将光照后的聚合物从模具中取出，放入到冷冻干燥机冻干备用。 

Claims (5)

1.
Figure FSB00000789552400011
从模具中取出，放入到冷冻干燥机冻干备用。
2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的溶剂比重占丙烯酸树脂质量比重的50％-200％。
3.根据权利要求1的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的引发剂为光引发剂，比重为丙烯酸树脂质量的0.5％-4％。
4.根据权利要求1的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的反应温度为-5℃～-40℃。
5.根据权利要求1的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述的制备后要冻干以保持里面的微结构。
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