CN106750378A - 一种聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的制备方法 - Google Patents
一种聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的制备方法，步骤如下：将聚乙烯醇加入到去离子水中，在95°C的水浴搅拌加热2h配置成聚乙烯醇水溶液，然后与GO水溶液相混合，混合液中氧化石墨烯含量为2wt%，氧化石墨烯片层大小分别为100μm，溶液混合后85°C下磁力搅拌至形成均匀混合物，搅拌时间为10h将混合物浇注于模具中，放入冰箱冷冻成型，冷冻温度为-25°C，时间为20h，然后将试样取出，室温下放置2~4h解冻，冷冻解冻循环次数为8，最终获得的水凝胶通过冷冻干燥方法进行干燥。本发明的凝胶在一定条件下是稳定的，即使融化后，该结构仍能保持。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的制备方法。
背景技术
凝胶可以定义为不溶于任何溶剂的具有三维网状结构的高分子及其溶胀体。高分子凝胶是由高分子与溶剂组成一个高分子三维网络体系，体系具有亲溶剂性，能在溶剂中溶胀，但不溶解。高分子凝胶一般可分为以水为溶剂的高分子水凝胶和以有机溶剂为溶剂的高分子液凝胶两类。高分子水凝胶由于分子结构中含有大量亲水基团，因而可以吸收自身重量几百倍甚至几千倍的水，而且保水能力也很强，即使在加压的情况下也不易脱水。由于含水量高，大多数的水凝胶具有优异的生物适应性。作为高分子吸水性材料，可以广泛应用于食品、土建、石油化工、农林园艺、医疗卫生等方面。
聚乙烯醇（简称 PVA），是由醋酸乙烯酯聚合成聚醋酸乙烯酯，后经碱催化醇解而得的水溶性聚合物.。聚乙烯醇的物理性质受化学结构、醇解度、聚合度的影响。PVA 纤维拉伸度高，有良好的耐酸、耐碱、耐干热性能；PVA 易成膜，其膜的机械性能优良，膜的拉伸强度随聚合度、醇解度升高而增强。由于 PVA 毒性很低，无刺激性，日本和美国等已批准用于医药和食品工业。在我国，非纤维用途也日益增长，目前有些产品已被用在特定的场合，起到了重要的作用，例如涤纶的上浆、印刷涂料纸的加工、以及电影电视等某些产品的生产等方面都应用了聚乙烯醇。由于分子链上含有大量侧基——羟基，聚乙烯醇具有良好的水溶性，此外，它还具有良好的成膜性、粘接力和乳化性，以及卓越的耐油脂和耐溶剂性能。因此，聚乙烯醇广泛地用作粘合剂（铸造型芯粘合剂，无纺布粘合剂，颜料粘合剂）、造纸用涂饰剂和施胶剂、纺织浆料、陶瓷工业中的暂时性粘合剂、乳液聚合的乳化剂和保护剂、制备钢的淬火液、化妆品、油田化学品及汽车安全玻璃。
PVA水凝胶的合成根据交联机制可以分为物理交联法，化学交联法和辐射交联法三种。物理交联目前报导中使用最多的是“反复冷冻解冻法”和“冻结部分脱水法”，通过物理交联得到的水凝胶物理机械性能有很大的改善，交联过程可逆，但是透光性不好。可通过改变溶剂类型或使用混合溶剂等方法来改善。日本Hyon等人用水和DMSO有机溶剂，通过冷冻处理得到透光率高的PVA水凝胶。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的制备方法。
一种聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的制备方法，步骤如下：
将聚乙烯醇加入到去离子水中，在95°C的水浴搅拌加热2h配置成聚乙烯醇水溶液，然后与GO水溶液相混合，混合液中氧化石墨烯含量为2 wt%，氧化石墨烯片层大小分别为100μm，溶液混合后85°C下磁力搅拌至形成均匀混合物，搅拌时间为10h将混合物浇注于模具中，放入冰箱冷冻成型，冷冻温度为-25°C，时间为20h，然后将试样取出，室温下放置2~4h解冻，冷冻解冻循环次数为8，最终获得的水凝胶通过冷冻干燥方法进行干燥。
本发明中水凝胶的制备采用的是反复冷冻解冻法。凝胶的形成是以分子链间的接触交联为前提。PVA水溶液经冷冻处理，高分子链间必然形成了某种类似于交联网络的结构。处于常温下的PVA水溶液，分子链运动速度很快，链间彼此接触时间很短，故难以形成较为稳定的结构。冷冻处理降低了分子链运动速度，大分子链间有较长的接触时间，从而使得链间羟基间有机会形成氢键缔合结构，该结构亦可以看作是一种链间凝聚缠结点，其作用相当于交联网络中的交联点。这种交联点一旦形成，在一定条件下是稳定的，它的解体需要吸收较大的能量。将冷冻凝胶在室温下融化后，该结构仍能保持。将融化后的凝胶再次冷冻处理，即是在已形成缠结结构的链上有可能形成新的缠结点，这样经过反复冻结后，即形成不溶于水却可在水中溶胀的PVA凝胶。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。
一种聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的制备方法，步骤如下：
将聚乙烯醇加入到去离子水中，在95°C的水浴搅拌加热2h配置成聚乙烯醇水溶液，然后与GO水溶液相混合，混合液中氧化石墨烯含量为2 wt%，氧化石墨烯片层大小分别为100μm，溶液混合后85°C下磁力搅拌至形成均匀混合物，搅拌时间为10h将混合物浇注于模具中，放入冰箱冷冻成型，冷冻温度为-25°C，时间为20h，然后将试样取出，室温下放置2~4h解冻，冷冻解冻循环次数为8，最终获得的水凝胶通过冷冻干燥方法进行干燥。
Claims (1)
1.一种聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：将聚乙烯醇加入到去离子水中，在95°C的水浴搅拌加热2h配置成聚乙烯醇水溶液，然后与GO水溶液相混合，混合液中氧化石墨烯含量为2 wt%，氧化石墨烯片层大小分别为100μm，溶液混合后85°C下磁力搅拌至形成均匀混合物，搅拌时间为10h将混合物浇注于模具中，放入冰箱冷冻成型，冷冻温度为-25°C，时间为20h，然后将试样取出，室温下放置2~4h解冻，冷冻解冻循环次数为8，最终获得的水凝胶通过冷冻干燥方法进行干燥。
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| CN201510814125.2A CN106750378A (zh) | 2015-11-23 | 2015-11-23 | 一种聚乙烯醇-氧化石墨烯纳米复合水凝胶的制备方法 |
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