CN105061821B - 一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，主要包括以下步骤：(1)配制pH值为5.5‑10的带有氨基的阳离子聚电解质水溶液；(2)配制带有磺酸基团的阴离子聚电解质水溶液；(3)将阴离子聚电解质溶液加入阳离子聚电解质溶液中，得到荷正电聚电解质络合物；(4)将得到的荷正电聚电解质络合物一元酸水溶液中，搅拌，得到荷正电聚电解质络合物分散液。本发明通过对阳离子聚电解质上氨基质子化程度的调节，制备了可液加工荷正电聚电解质络合物。通过调节阳离子聚电解质溶液的pH，获得了系列不同组成的可溶液加工荷正电聚电解质络合物，可用于造纸增强、絮凝、药物控制释放、分离膜材料制备等方面，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于材料制备领域，尤其涉及可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法。
背景技术
聚电解质络合物是由聚阴离子与聚阳离子相互络合得到的多组分荷电高分子材料，其独特的离子交联结构和荷电性使之有良好的应用前景，其低浓度分散液已被用于药物控释、微胶囊制备、絮凝及造纸增强等领域。聚电解质络合物的制备方法通常包括(1)酸性共混法，在酸性条件下，聚阴离子与聚阳离子溶液共混络合；(2)两层涂刮法，首先在基底上涂刮一层聚电解质溶液，等表面略干后涂刮另一种带有相反电荷的聚电解质溶液，在两层聚电解质溶液界面处通过静电络合作用得到聚电解质络合物；(3)层层自组装，带有不同电荷的聚电解质溶液通过层层交替组装的方法得到聚电解质络合物。通过以上方法制备的聚电解质络合物材料不均匀，并且其固体材料通常不溶不熔的，难以加工，这一缺点限制了其固体材料在更广阔的领域发挥其多功能性的应用。开发可加工的聚电解质络合物固体材料对发挥这种材料在各方面的应用具有重要意义。
授权公告号为CN101698140B的专利申请公开了可在碱性溶液中分散加工的荷负电聚电解质固体材料的制备方法，并且将其用于制备渗透汽化复合膜，在分离90wt％异丙醇水溶液时具有优异的性能。然而，该类聚电解质络合物固体材料只能分散于碱性溶液中，并且其制备的膜材料在高湿度或者高水含量的条件下，膜会被过度溶胀，其性能会急剧下降。
因此，为了拓宽聚电解质络合物固体材料的应用领域，制备可在酸性溶液中分散加工的荷正电聚电解质固体材料是目前一个重要的研究方向。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法。
一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，包含如下步骤：
(1)在10-40℃下，配制pH值为5.5-10带有氨基的阳离子聚电解质水溶液；
(2)在10-40℃下，配制带有强酸基团的阴离子聚电解质水溶液；
(3)将阴离子聚电解质水溶液以5-25ml/min的速度滴加到阳离子聚电解质水溶液中，经沉淀，洗涤后，30-60℃下真空干燥12-36h得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物；
(4)在10-40℃下，将荷正电聚电解质络合物加入一元酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液。
步骤1)中所述的阳离子聚电解质为壳聚糖(CS)、聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚乙烯胺(PVA)中的一种；步骤1)中所述的阳离子聚电解质的质量分数为0.05％-1％；步骤1)中所述阳离子聚电解质水溶液的pH值为5.8-10.0，调节溶液的pH值可用盐酸、醋酸、甲酸、丙酸或氢氧化钠、氢氧化钾；步骤1)中所述的阳离子聚电解质的分子量在50000-1200000之间；步骤1)中可通过调节阳离子聚电解质水溶液的pH值，制备具有不同组成的可溶液加工荷正电聚电解质络合物；步骤2)中所述的阴离子聚电解质为聚乙烯磺酸钠(PVS)、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、葡聚糖硫酸钠(DSS)中的一种；步骤2)中所述的阴离子聚电解质质量分数为0.1-1％；步骤4)中一元酸为盐酸、甲酸、乙酸或丙酸，其质量分数为0.1％-5％；步骤4)中分散液的质量浓度在0.1-10％之间。
本发明所制备的在溶液加工荷正电聚电解质络合物内部具有大量离子交联结构，表面带有大量亲水性氨基，在酸性溶液中氨基被质子化形成铵根离子，使得络合物带正电，亲水性增加，可以均匀分散在酸性水溶液中，得到高浓度分散液，用于制备各种材料。本发明通过调节阳离子聚电解质溶液的pH值，得到不同组成的可溶液加工荷正电聚电解质络合物。
具体实施方式
实施例1：
一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)在10℃下，配制pH值为5.5、质量分数为0.05％的CS盐酸水溶液；
(2)在10℃下，配制质量分数为0.1％的PVS水溶液；
(3)将PVS水溶液以25ml/min的速度滴加到CS盐酸水溶液中，经沉淀，洗涤后，30℃下真空干燥36h得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物；
(4)在10℃下，将1g荷正电聚电解质络合物加入1000g质量分数为0.1％的盐酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液。
实施例2：
一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)在40℃下，配制pH值为6.0、质量分数为1％的CS乙酸水溶液；
(2)在40℃下，配制质量分数为1％的PSS水溶液；
(3)将PSS水溶液以25ml/min的速度滴加到CS乙酸水溶液中，经沉淀，洗涤后，60℃下真空干燥12h得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物；
(4)在40℃下，将1g荷正电聚电解质络合物加入10g质量分数为5％的乙酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液。
实施例3：
一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)在40℃下，配制pH值为6.0、质量分数为0.5％的CS丙酸酸水溶液；
(2)在40℃下，配制质量分数为0.5％的DSS水溶液；
(3)将DSS水溶液以15ml/min的速度滴加到CS丙酸水溶液中，经沉淀，洗涤后，60℃下真空干燥12h得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物；
(4)在30℃下，将1g荷正电聚电解质络合物加入100g质量分数为2％的丙酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液。
实施例4：
一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)在40℃下，配制pH值为10.0、质量分数为0.1％的PEI水溶液；
(2)在40℃下，配制质量分数为0.5％的PVS水溶液；
(3)将PVS水溶液以15ml/min的速度滴加到PEI水溶液中，经沉淀，洗涤后，50℃下真空干燥16h得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物；
(4)在40℃下，将1g荷正电聚电解质络合物加入1000g质量分数为0.1％的盐酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液。
实施例5：
一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)在10℃下，配制pH值为9.0、质量分数为1％的PEI水溶液；
(2)在10℃下，配制质量分数为0.5％的PSS水溶液；
(3)将PSS水溶液以5ml/min的速度滴加到PEI水溶液中，经沉淀，洗涤后，30℃下真空干燥36h得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物；
(4)在40℃下，将1g荷正电聚电解质络合物加入100g质量分数为2％的乙酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液。
实施例6：
一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)在40℃下，配制pH值为10.0、质量分数为0.1％的PEI水溶液；
(2)在40℃下，配制质量分数为1％的DSS水溶液；
(3)将DSS水溶液以5ml/min的速度滴加到PEI水溶液中，经沉淀，洗涤后，60℃下真空干燥12h得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物；
(4)在40℃下，将1g荷正电聚电解质络合物加入10g质量分数为5％的甲酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液。
实施例7：
一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)在40℃下，配制pH值为10.0、质量分数为0.05％的PAH水溶液；
(2)在40℃下，配制质量分数为0.1％的PVS水溶液；
(3)将PVS水溶液以25ml/min的速度滴加到PAH水溶液中，经沉淀，洗涤后，60℃下真空干燥12h得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物；
(4)在40℃下，将1g荷正电聚电解质络合物加入1000g质量分数为0.1％的盐酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液。
实施例8：
一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)在30℃下，配制pH值为10.0、质量分数为0.5％的PAH水溶液；
(2)在30℃下，配制质量分数为0.5％的PSS水溶液；
(3)将PSS水溶液以10ml/min的速度滴加到PAH水溶液中，经沉淀，洗涤后，60℃下真空干燥12h得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物；
(4)在30℃下，将1g荷正电聚电解质络合物加入100g质量分数为2％的乙酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液。
实施例9：
一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)在40℃下，配制pH值为10.0、质量分数为1％的PAH水溶液；
(2)在40℃下，配制质量分数为1％的DSS水溶液；
(3)将PVS水溶液以5ml/min的速度滴加到PAH水溶液中，经沉淀，洗涤后，60℃下真空干燥12h得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物；
(4)在40℃下，将1g荷正电聚电解质络合物加入10g质量分数为5％的甲酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液。
(4)在40℃下，将1g荷正电聚电解质络合物加入10g质量分数为5％的甲酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液。
实施例10：
一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)在40℃下，配制pH值为10.0、质量分数为0.05％的PVA水溶液；
(2)在40℃下，配制质量分数为0.1％的PVS水溶液；
(3)将PVS水溶液以25ml/min的速度滴加到PVA水溶液中，经沉淀，洗涤后，40℃下真空干燥24h得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物；
(4)在40℃下，将1g荷正电聚电解质络合物加入100g质量分数为2％的丙酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液。
实施例11：
一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)在30℃下，配制pH值为10.0、质量分数为0.1％的PVA水溶液；
(2)在30℃下，配制质量分数为0.5％的PSS水溶液；
(3)将PSS水溶液以15ml/min的速度滴加到PVA水溶液中，经沉淀，洗涤后，60℃下真空干燥12h得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物；
(4)在30℃下，将2g荷正电聚电解质络合物加入100g质量分数为2％的丙酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液。
实施例12：
一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，包括如下步骤：
(1)在40℃下，配制pH值为8.0、质量分数为1％的PVA水溶液；
(2)在40℃下，配制质量分数为0.5％的DSS水溶液；
(3)将PVS水溶液以10ml/min的速度滴加到PVA水溶液中，经沉淀，洗涤后，60℃下真空干燥12h得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物；
(4)在40℃下，将1g荷正电聚电解质络合物加入20g质量分数为2％的甲酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液。
Claims (7)
1.一种可溶液加工荷正电聚电解质络合物的制备方法，包括如下步骤：
（1）在10-40℃下，配制pH值为5.5-10带有氨基的阳离子聚电解质水溶液；
（2）在10-40℃下，配制带有强酸基团的阴离子聚电解质水溶液；
（3）将阴离子聚电解质水溶液以5-25 ml/min的速度滴加到阳离子聚电解质水溶液中，经沉淀，洗涤后，30-60 oC下真空干燥12-36 h得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物；
（4）在10-40℃下，将荷正电聚电解质络合物加入一元酸水溶液中，搅拌至溶解，得到可溶液加工荷正电聚电解质络合物分散液；
所述的阳离子聚电解质水溶液为pH值为5.5的壳聚糖盐酸水溶液、pH值为6.0的壳聚糖乙酸水溶液、pH值为6.0的壳聚糖丙酸水溶液、pH值为10.0的聚乙烯亚胺水溶液、pH值为9.0的聚乙烯亚胺水溶液、pH值为10.0的聚烯丙基胺盐酸盐水溶液、pH值为10.0的聚乙烯胺水溶液、pH值为8.0的聚乙烯胺水溶液中的一种。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的阳离子聚电解质的质量分数为0.05%-1%。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的阳离子聚电解质的重均分子量在50000-1200000之间。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的阴离子聚电解质为聚乙烯磺酸钠、聚苯乙烯磺酸钠、葡聚糖硫酸钠中的一种。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的阴离子聚电解质质量分数为0.1-1%。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（4）中一元酸为盐酸、甲酸、乙酸或丙酸，其质量分数为0.1%-5%。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（4）中分散液的质量浓度在0.1-10%之间。
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