CN106519113B - 具有温度及磁场双重响应的微凝胶及其制备方法 - Google Patents

具有温度及磁场双重响应的微凝胶及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106519113B
CN106519113B CN201611028404.7A CN201611028404A CN106519113B CN 106519113 B CN106519113 B CN 106519113B CN 201611028404 A CN201611028404 A CN 201611028404A CN 106519113 B CN106519113 B CN 106519113B
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
microgel
temperature
acrylamide
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611028404.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106519113A (zh
Inventor
徐玉福
刘志超
吴道义
胡献国
姚日生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei University of Technology
Original Assignee
Hefei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei University of Technology filed Critical Hefei University of Technology
Priority to CN201611028404.7A priority Critical patent/CN106519113B/zh
Publication of CN106519113A publication Critical patent/CN106519113A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106519113B publication Critical patent/CN106519113B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52—Amides or imides
    • C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2265—Oxides; Hydroxides of metals of iron
    • C08K2003/2275—Ferroso-ferric oxide (Fe3O4)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/01—Magnetic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Abstract

本发明公开了一种具有温度及磁场双重响应的微凝胶及其制备方法，其特征在于，温度响应部分由麦芽糖丙烯酰胺希夫碱与N‑异丙基丙烯酰胺单体共聚体构成，磁场响应部分由在微凝胶内部原位合成的粒径小于20nm的Fe3O4纳米颗粒构成，微凝胶中麦芽糖丙烯酰胺希夫碱，N‑异丙基丙烯酰胺，Fe3O4的摩尔比为1∶10～40∶0.1～0.5。本发明的产品对温度及磁场响应速度快、制备工艺条件温和，有良好的应用价值。

Description

具有温度及磁场双重响应的微凝胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及纳米材料科学领域，具体的说是一种具有温度及磁场双重响应的微凝胶及其制备方法。
背景技术
微凝胶能对于外界环境如温度、pH、压力、磁场等的变化能做出相应的响应行为，因而被科研人员广泛用于智能载体，在药物输送、建筑涂料、纳米反应器、生物传感器和智能润滑等领域显示了巨大的应用前景。
目前多重环境响应的微凝胶受到较大的关注。中国专利[专利号ZL200710038964.5]公开了一种对温度和pH双重敏感的纳米级别的微凝胶的制备方法，该发明采用含有酰胺基化合物为温敏性单体，含有羧基化合物为pH敏感性单体，采用无规共聚方法制备微凝胶，所制备的微凝胶粒径为40～300nm。Kimberly等[Chem.Mater.,2015,27(4),pp 1391–1396]报道了一种pH和温度双重敏感性的核壳结构微凝胶膜，通过原子力显微镜和光散射方法都证实了其对温度和pH的响应行为。对磁场产生响应的微凝胶能够通过外加磁场引导微凝胶进行定位，因而有着更广阔的应用范围。中国专利[申请号201210404396.7]公开了一种磁性微凝胶颗粒的制备方法，采用聚乙二醇作为交联剂与甲基乙烯基醚马来酸共聚物进行交联反应，并在其中加入含Fe3O4纳米颗粒，使微凝胶获得了磁性。中国专利[申请号201310202415.2]公开了一种温度、pH及磁场三重敏感性的复合微凝胶的制备方法，该发明通过先制备纳米Fe3O4，然后再以N-异丙基丙烯酰胺为温度响应单体，甲基丙烯酸为pH响应单体，在引发剂、交联剂和表面活性剂的共同作用下聚合反应合成微凝胶。然而，由于纳米Fe3O4具有较高的表面能，加上颗粒自身的磁性，颗粒容易团聚，很难在微凝胶中分散均匀，因此影响到微凝胶的磁场响应性能，此外，微凝胶中各成分的比例、合成工艺条件对所制备的微凝胶尺寸、性能有显著影响。
尽管目前在多重环境响应微凝胶的制备方面已经取得了不少成果，但是存在一些亟需解决的技术问题，如微凝胶对于外界环境的响应速度较慢、微凝胶中所含磁性颗粒分布不均、制备工艺复杂、制备成本较高等不足。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的就是要提供一种具有温度及磁场双重响应的微凝胶及其制备方法，需要解决的技术问题是加快微凝胶响应速度、均衡磁性颗粒在微凝胶中的分布、简化制备工艺、降低制备成本。
本发明的具有温度及磁场双重响应的微凝胶，温度响应部分由麦芽糖丙烯酰胺希夫碱与N-异丙基丙烯酰胺单体共聚体构成，磁场响应部分由在微凝胶内部原位合成的粒径小于20nm的Fe3O4纳米颗粒构成；微凝胶粒径为1～5μm，其中麦芽糖丙烯酰胺希夫碱，N-异丙基丙烯酰胺，Fe3O4的摩尔比为1：10～40：0.1～0.5。
本发明的具有温度及磁场双重响应的微凝胶的制备方法，以质量份计，包括以下步骤：
1)将3.6份麦芽糖溶于500份含0.1～0.2mol·L-1的HIO4溶液中，调节溶液pH至4～4.5，在25～40℃下避光反应16～24h，调节溶液pH至7，加入0.71～1.42份丙烯酰胺，50～60℃反应5～8h后，加入11.3～45.2份N-异丙基丙烯酰胺，1.54～3.08份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，将溶液中通入氮气30～60min，加入0.023～0.069份过硫酸铵，0.012～0.024份四甲基乙二胺，22～28℃反应2～6h；
2)将上述溶液中依次加入0.162～0.81份氯化铁、0.127～0.381份氯化亚铁，将体系在超声状态下搅拌2～6h，然后在超声状态下继续往溶液中以1滴/min速度缓慢滴加氨水至溶液pH7.5～8，继续超声反应1～2h，将所得产物在去离子水中透析10～20d，即得。
与现有技术相比，本发明的优势体现在：
1、本发明的微凝胶对温度及磁场响应快。通过麦芽糖丙烯酰胺希夫碱进一步增强N-异丙基丙烯酰胺对温度的响应，同时通过控制微凝胶中纳米Fe3O4的粒径、数量及分布增强其磁场响应行为。
2、本发明的微凝胶中所含磁性颗粒分布均匀。本发明通过预先合成微凝胶，然后在微凝胶体系中超声状态下控制纳米Fe3O4原位缓慢生成，从而抑制纳米颗粒的团聚，达到均匀分散的目的。
3、本发明的制备工艺简单，便于规模化生产，此外，微凝胶制备过程条件较为温和，反应温度不超过60℃，可明显降低微凝胶的制备成本。
具体实施方式
为更好的理解本发明的发明内容，通过以下具体实施例说明本发明，并不限制本发明的保护范围，以下实施例均以质量份计。
实施例1：
将3.6份麦芽糖溶于500份含0.1mol·L-1的HIO4溶液中，调节溶液pH至4.5，在25℃下避光反应24h，调节溶液pH至7，加入0.71份丙烯酰胺，50℃反应6h后，加入11.3份N-异丙基丙烯酰胺，1.54份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，将溶液中通入氮气35min，加入0.023份过硫酸铵，0.012份四甲基乙二胺，25℃反应4h；将上述溶液中依次加入0.81份氯化铁、0.254份氯化亚铁，将体系在超声状态下搅拌5h，然后在超声状态下继续往溶液中以1滴/min速度缓慢滴加氨水至溶液pH7.5，继续超声反应1h，将所得产物在去离子水中透析10d，即得。
所得微凝胶粒径为4.63±0.86μm，其中的Fe3O4平均粒径13nm，微凝胶饱和磁化强度为22.25emu·g-1，在28～45℃范围内随温度升高，在34℃附近微凝胶粒径有明显的下降突变。
实施例2：
将3.6份麦芽糖溶于500份含0.2mol·L-1的HIO4溶液中，调节溶液pH至4，在30℃下避光反应18h，调节溶液pH至7，加入1.42份丙烯酰胺，60℃反应5h后，加入22.6份N-异丙基丙烯酰胺，3.08份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，将溶液中通入氮气60min，加入0.069份过硫酸铵，0.02份四甲基乙二胺，22℃反应6h；将上述溶液中依次加入0.648份氯化铁、0.127份氯化亚铁，将体系在超声状态下搅拌6h，然后在超声状态下继续往溶液中以1滴/min速度缓慢滴加氨水至溶液pH7.8，继续超声反应2h，将所得产物在去离子水中透析20d，即得。
所得微凝胶粒径为1.28±0.36μm，其中的Fe3O4平均粒径8nm，微凝胶饱和磁化强度为18.13emu·g-1，在28～45℃范围内随温度升高，在33℃附近微凝胶粒径有明显的下降突变。
实施例3：
将3.6份麦芽糖溶于500份含0.15mol·L-1的HIO4溶液中，调节溶液pH至4.2，在40℃下避光反应16h，调节溶液pH至7，加入0.71份丙烯酰胺，55℃反应8h后，加入45.2份N-异丙基丙烯酰胺，3.08份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，将溶液中通入氮气40min，加入0.046份过硫酸铵，0.012份四甲基乙二胺，28℃反应5h；将上述溶液中依次加入0.324份氯化铁、0.127份氯化亚铁，将体系在超声状态下搅拌2h，然后在超声状态下继续往溶液中以1滴/min速度缓慢滴加氨水至溶液pH8，继续超声反应1h，将所得产物在去离子水中透析12d，即得。
所得微凝胶粒径为1.83±0.66μm，其中的Fe3O4平均粒径9nm，微凝胶饱和磁化强度为17.78emu·g-1，在28～45℃范围内随温度升高，在33℃附近微凝胶粒径有明显的下降突变。

Claims (2)

1.一种具有温度及磁场双重响应的微凝胶，其特征在于，温度响应部分由麦芽糖丙烯酰胺希夫碱与N-异丙基丙烯酰胺单体共聚体构成，磁场响应部分由在微凝胶内部原位合成的粒径小于20nm的Fe3O4纳米颗粒构成；微凝胶粒径为1～5μm，其中麦芽糖丙烯酰胺希夫碱，N-异丙基丙烯酰胺，Fe3O4的摩尔比为1：10～40：0.1～0.5，微凝胶制备方法为，以质量份计，包括以下步骤：
1)将3.6份麦芽糖溶于500份含0.1～0.2mol·L-1的HIO4溶液中，调节溶液pH至4～4.5，在25～40℃下避光反应16～24h，调节溶液pH至7，加入0.71～1.42份丙烯酰胺，50～60℃反应5～8h后，加入11.3～45.2份N-异丙基丙烯酰胺，1.54～3.08份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，将溶液中通入氮气30～60min，加入0.023～0.069份过硫酸铵，0.012～0.024份四甲基乙二胺，22～28℃反应2～6h；
2)将上述溶液中依次加入0.162～0.81份氯化铁、0.127～0.381份氯化亚铁，将体系在超声状态下搅拌2～6h，然后在超声状态下继续往溶液中以1滴/min速度缓慢滴加氨水至溶液pH7.5～8，继续超声反应1～2h，将所得产物在去离子水中透析10～20d，即得。
2.一种权利要求1所述的具有温度及磁场双重响应的微凝胶的制备方法，其特征在于，以质量份计，包括以下步骤：
1)将3.6份麦芽糖溶于500份含0.1～0.2mol·L-1的HIO4溶液中，调节溶液pH至4～4.5，在25～40℃下避光反应16～24h，调节溶液pH至7，加入0.71～1.42份丙烯酰胺，50～60℃反应5～8h后，加入11.3～45.2份N-异丙基丙烯酰胺，1.54～3.08份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，将溶液中通入氮气30～60min，加入0.023～0.069份过硫酸铵，0.012～0.024份四甲基乙二胺，22～28℃反应2～6h；
2)将上述溶液中依次加入0.162～0.81份氯化铁、0.127～0.381份氯化亚铁，将体系在超声状态下搅拌2～6h，然后在超声状态下继续往溶液中以1滴/min速度缓慢滴加氨水至溶液pH7.5～8，继续超声反应1～2h，将所得产物在去离子水中透析10～20d，即得。
CN201611028404.7A 2016-11-18 2016-11-18 具有温度及磁场双重响应的微凝胶及其制备方法 Active CN106519113B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611028404.7A CN106519113B (zh) 2016-11-18 2016-11-18 具有温度及磁场双重响应的微凝胶及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611028404.7A CN106519113B (zh) 2016-11-18 2016-11-18 具有温度及磁场双重响应的微凝胶及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106519113A CN106519113A (zh) 2017-03-22
CN106519113B true CN106519113B (zh) 2018-11-23

Family

ID=58351833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611028404.7A Active CN106519113B (zh) 2016-11-18 2016-11-18 具有温度及磁场双重响应的微凝胶及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106519113B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110558968B (zh) * 2019-09-05 2021-06-01 中国科学院长春应用化学研究所 一种微凝胶可穿戴传感器及其制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1318463C (zh) * 2003-09-24 2007-05-30 天津工业大学 一种环境响应型共聚水凝胶及其制备方法
CN102408515B (zh) * 2011-09-16 2014-04-23 陕西师范大学 温敏性丙烯酰胺/n-异丙基丙烯酰胺复合微球的制备方法
CN104945558B (zh) * 2015-07-06 2017-05-24 安徽大学 一种多重响应性聚合物中空微凝胶的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106519113A (zh) 2017-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102344151B (zh) 一种普鲁士蓝纳米空心橄榄球
CN102399345B (zh) 含有核壳结构凝胶微球的乳液深部调驱剂的制备方法及乳液深部调驱剂
CN105218741B (zh) 一种温敏性磁性复合微球的制备方法
Chin et al. Size selective synthesis of superparamagnetic nanoparticles in thin fluids under continuous flow conditions
CN106432594B (zh) 一种光热磁多响应微凝胶及其制备方法
CN105906760A (zh) 一种新型温敏纳米凝胶微球的制备方法
CN104910566B (zh) 一种具有吸湿显色功能的聚合物母粒及纤维的制备方法
CN101411877A (zh) 具有磁性和叶酸双重靶向的温敏纳米药物载体的制备方法
CN106519113B (zh) 具有温度及磁场双重响应的微凝胶及其制备方法
Xue et al. Formation of microgels by utilizing the reactivity of catechols with radicals
CN106749990A (zh) 一种磁性复合凝胶微球及其制备方法
CN108395504B (zh) 无皂乳液聚合制备双响应性聚合物Janus微球的方法
CN106753079A (zh) 纳米四氧化三铁改性水性丙烯酸酯磁性压敏胶的制备方法
Byard et al. Cationic Sterically Stabilized Diblock Copolymer Nanoparticles Exhibit Exceptional Tolerance toward Added Salt
CN103936019A (zh) 一种均匀磁性纳米二氧化硅颗粒的制备方法
CN107880489A (zh) 一种各向异性导电环氧树脂复合材料的制备方法
CN104152130B (zh) AM/NaAA/NIDA疏水缔合聚合物驱油剂及其合成方法
Wang et al. Kinetics of dispersion polymerization of dimethyl diallyl ammonium chloride and acrylamide
Ilyasov et al. Initial-stage dynamics of flocculation of cationic colloidal particles induced by negatively charged polyelectrolytes, polyelectrolyte complexes, and microgels studied using standardized colloid mixing
CN105949368B (zh) 一种多重响应性两亲聚合物微粒及其制备方法
CN104031210B (zh) 季铵盐表面改性的单分散聚苯乙烯微球乳液的制备方法
CN103236208A (zh) 定量研究颗粒粘性力对流化床气固流动影响的实验方法
CN107805295B (zh) 一种具有超支化结构的pH敏感型水凝胶及其制备方法与应用
CN105001576B (zh) 一种核壳型阳离子微凝胶‑纳米贵金属复合材料的制备方法
WO2007129440A1 (ja) 複合繊維の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant