CN105906760A - 一种新型温敏纳米凝胶微球的制备方法 - Google Patents

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张健飞
巩继贤
李政
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Abstract

本发明涉及一种新型温敏纳米凝胶微球的制备方法，属于复合材料领域。该方法使用N‑异丙基丙烯酰胺和一定共聚单体，在N，N’‑亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、十二烷基硫酸钠为乳化剂、过硫酸钾为引发剂的条件下，在一定温度下搅拌反应一段时间，得到一种具有温度敏感性的纳米凝胶微球。本发明制备的纳米凝胶微球可用于远程控释复合薄膜的制备，在功能材料领域具有非常广阔的发展空间。

Description

一种新型温敏纳米凝胶微球的制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型温敏纳米凝胶微球的制备方法，属于复合材料领域。
背景技术
随着复合材料向功能化和智能化的方向发展，刺激响应性水凝胶引起了学者和研究人员的广泛关注。水凝胶可以按照需求制备成块状固体、粉末、包衣、微球、膜等多种物理形式。在有一定的温度、pH、磁场、离子浓度、压力等外界刺激时，这种响应性水凝胶会对这些外界刺激产生响应，水凝胶的形状、力学性能、渗透速率等会发生一定变化。基于响应性水凝胶的优异性能，各种形式的凝胶材料在药物释放、医用敷料、组织工程、形状记忆、微控器件、生物酶固定化及保水抗旱等方面有极大的应用前景。
发明内容
本发明使用N-异丙基丙烯酰胺和特定的共聚单体，在N，N’-亚甲基双丙烯酰胺做交联剂、十二烷基硫酸钠做乳化剂、过硫酸钾做引发剂的条件下，在特定温度下反应一段时间，得到一种粒径大小为纳米级别的凝胶微球。本发明制备的纳米凝胶微球可用于可控释功能膜的制备，在符合材料领域具有非常广阔的发展空间。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
(1)按照反应时所需浓度，称取一定质量的N-异丙基丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠、过硫酸钾和共聚单体；
(2)将称取好的N-异丙基丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠加入烧瓶中，加入共聚单体，同时通入高纯氮气排净烧瓶中的空气，加入去离子水，搅拌使其充分混合均匀以合成共聚水凝胶微球；
(3)在一定温度下水浴加热，向溶液中加入一定浓度过硫酸钾溶液作为反应引发剂，在氮气保护条件下搅拌，使其反应一定时间，即可得到一种分散在溶液中的新型纳米凝胶微球；
(4)反应结束后，将混合液转移入透析袋，用去离子水透析一定时间以得到均匀的纳米凝胶微球。
上述步骤(1)中所述的N-异丙基丙烯酰胺的摩尔浓度为0.01-1mol/L；
上述步骤(1)中所述的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的摩尔浓度为0.001-0.1mol/L；
上述步骤(1)中所述的十二烷基硫酸钠的摩尔浓度为0.001-0.1mol/L；
上述步骤(1)中所述的过硫酸钾的摩尔浓度为0.001-0.1mol/L；
上述步骤(1)中所述的参与反应的共聚单体可为丙烯酸或N-乙烯基吡咯烷酮；
上述步骤(1)中所述的参与反应的共聚单体摩尔浓度为0-1mol/L；
上述步骤(3)中所述的反应温度为60-90℃；
上述步骤(3)中所述的反应时间为3-12小时。
上述步骤(4)中所述的透析时间为1-14天。
本发明的优越性：
在渗透膜及控制器件应用领域，新型的温敏纳米凝胶微球可与纤维素等材料制备复合薄膜，进而用于远程控释微控器件的制备，实现温度触控复合薄膜材料的研发与应用。在纺织印染领域，新型的温敏纳米凝胶微球可用于印染废水中染料的吸附，达到处理印染废水的目的，对于环境保护有非常积极的影响。因此，新型的温敏纳米凝胶微球在功能性复合材料领域有着很好的应用前景。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明及解释，并不限于本发明的范围。其中：
图1：为本发明中实施例1的结果图。
图2：为本发明中实施例2的结果图。
图3：为本发明中实施例3的结果图。
具体实施方式
下面结合附图与具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
实施例1：
在不加丙烯酸和N-乙烯基吡咯烷酮的条件下，制备N-异丙基丙烯酰胺凝胶，使用Malvern粒度分析仪在室温条件下对所得凝胶微球的粒度进行测试，凝胶微粒直径平均值约为150nm，且粒度分布近似呈正态分布曲线，如图1所示。
实施例2：
使用N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸制备二元共聚凝胶，采用Malvern粒度分析仪在不同温度下对凝胶微球的粒度进行测试，结果如图2所示，随着温度的升高，凝胶微球粒度下降，即凝胶微球的体积缩小，由此可知，这种凝胶纳米微球有较好的温度响应性。
实施例3：
使用N-异丙基丙烯酰胺和N-乙烯基吡咯烷酮制备二元共聚凝胶，将凝胶微粒分散在一定量的水中，超声振荡使其分散均匀，然后滴于载玻片上于超景深显微镜(VHX-3000)下观察其结构。得到如图3所示照片，所得凝胶为纳米级别的球状结构。

Claims (8)

1.一种新型温敏纳米凝胶微球的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照反应时所需浓度，称取一定质量的N-异丙基丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠、共聚单体和过硫酸钾；
(2)将称取好的N-异丙基丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠加入烧瓶中，加入共聚单体，同时通入高纯氮气排净烧瓶中的空气，加入去离子水，搅拌使其充分混合均匀以合成共聚水凝胶微球；
(3)在一定温度下水浴加热，向溶液中加入一定浓度过硫酸钾溶液，在氮气保护条件下搅拌反应一定时间，即可得到一种分散在溶液中的新型纳米凝胶微球；
(4)反应结束后，将混合液转移入透析袋，用去离子水透析一定时间以得到均匀的纳米凝胶微球。
2.根据权利要求1所述一种新型纳米凝胶微球的制备方法，其特征在于，参与反应时，N-异丙基丙烯酰胺的摩尔浓度为0.01-1mol/L，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的摩尔浓度为0.001-0.1mol/L，十二烷基硫酸钠的摩尔浓度为0.001-0.1mol/L。
3.根据权利要求1所述一种新型纳米凝胶微球的制备方法，其特征在于，参与反应的共聚单体可为丙烯酸或N-乙烯基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1所述一种新型纳米凝胶微球的制备方法，其特征在于，参与反应的共聚单体的物质的量浓度为0.005-1.0mol/L。
5.根据权利要求1所述一种新型纳米凝胶微球的制备方法，其特征在于，加入的引发剂过硫酸铵的摩尔浓度为0.001-0.1mol/L。
6.根据权利要求1所述一种新型纳米凝胶微球的制备方法，其特征在于，水浴加热温度为60-90℃。
7.根据权利要求1所述一种新型纳米凝胶微球的制备方法，其特征在于，反应时间为3-12小时。
8.根据权利要求1所述一种新型纳米凝胶微球的制备方法，其特征在于，透析时间为1-14天。
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