CN113429503A - 一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法及其应用 - Google Patents
一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113429503A CN113429503A CN202110761492.6A CN202110761492A CN113429503A CN 113429503 A CN113429503 A CN 113429503A CN 202110761492 A CN202110761492 A CN 202110761492A CN 113429503 A CN113429503 A CN 113429503A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogel
- assisted
- metal ion
- mixed solution
- chloride
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 29
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 title claims description 9
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 11
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 10
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims abstract description 8
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 8
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L barium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ba+2] WDIHJSXYQDMJHN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 4
- 229910001626 barium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 18
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N methacrylamide Chemical compound CC(=C)C(N)=O FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4-difluorophenoxy)pyridin-3-amine Chemical compound NC1=CC=CN=C1OC1=CC=C(F)C=C1F LCPVQAHEFVXVKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L sodium persulfate Substances [Na+].[Na+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O CHQMHPLRPQMAMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 abstract description 37
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 12
- 238000001879 gelation Methods 0.000 abstract description 9
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 8
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008014 freezing Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007710 freezing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 28
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 2
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N n,n'-methylenebisacrylamide Chemical compound C=CC(=O)NCNC(=O)C=C ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 2
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 2
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 2
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- -1 persulfate radicals Chemical class 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
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
- C08F120/00—Homopolymers 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
- C08F120/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F120/52—Amides or imides
- C08F120/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
- C08F120/56—Acrylamide; Methacrylamide
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
- A61K47/32—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. carbomers, poly(meth)acrylates, or polyvinyl pyrrolidone
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
- C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
- C02F1/56—Macromolecular compounds
-
- 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
- C08F120/00—Homopolymers 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
- C08F120/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
- C08F120/52—Amides or imides
- C08F120/54—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
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F4/00—Polymerisation catalysts
- C08F4/06—Metallic compounds other than hydrides and other than metallo-organic compounds; Boron halide or aluminium halide complexes with organic compounds containing oxygen
- C08F4/08—Metallic compounds other than hydrides and other than metallo-organic compounds; Boron halide or aluminium halide complexes with organic compounds containing oxygen of alkali metals
-
- 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
- C08F4/00—Polymerisation catalysts
- C08F4/06—Metallic compounds other than hydrides and other than metallo-organic compounds; Boron halide or aluminium halide complexes with organic compounds containing oxygen
- C08F4/10—Metallic compounds other than hydrides and other than metallo-organic compounds; Boron halide or aluminium halide complexes with organic compounds containing oxygen of alkaline earth metals, zinc, cadmium, mercury, copper or silver
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法及其应用，配制乙烯类单体、氯化盐和引发剂过硫酸盐的混合溶液，在常温下磁力搅拌，至完全溶解，得到混合溶液；抽真空除去溶解氧，再通惰性气体保护密封；所述的混合溶液在密封的条件下经过5min～30min，得到水凝胶；所述氯化盐包括氯化钙、氯化镁、氯化钡和氯化锂中的一种。本发明不仅制备方法快速简单，制备得到的聚丙烯酰胺类水凝胶具有凝胶化时间快、抗冻性好、可溶解再生以及有导电性能等优势。
Description
技术领域
本发明属于水凝胶制备技术领域，具体涉及一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法及其应用。
背景技术
以聚丙烯酰胺为代表的水凝胶是亲水性的交联高分子网络与被包裹的水构成的一种特殊分散体系，兼具固体和液体的性质。
聚丙烯酰胺类水凝胶网络的交联方式一般为化学交联，而化学交联的水凝胶往往不耐疲劳，虽然在水处理、生物医药、废弃物处理等领域有广泛的应用，但水凝胶中高聚物含量较低，以及链段柔顺，从而无法承受较大的应力，且聚合物网络受到化学交联位点的限制，导致链的活动性降低，由此网络结构特点，导致力学性能较差。不仅如此，这类水凝胶往往还需要光、热或者促进剂，这些外界刺激的情况下才能有效引发水凝胶的自由基聚合。随着研究的发展，凝胶在多个领域的广泛应用使凝胶在快速制备(无需外界刺激)的需求逐渐增加，但传统凝胶无法满足这一要求，因此在许多方面的应用都受到了限制。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。
本发明提供一种一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法,其包括,
配制乙烯类单体、氯化盐和引发剂过硫酸盐的混合溶液，在常温下磁力搅拌，至完全溶解，得到混合溶液；抽真空除去溶解氧，再通惰性气体保护密封；所述的混合溶液在密封的条件下经过5min～30min，得到水凝胶；所述氯化盐包括氯化钙、氯化镁、氯化钡和氯化锂中的一种。
作为本发明所述的金属离子辅助催化的水凝胶制备方法的一种优选方案：所述乙烯类单体包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和1-乙烯基-2-吡咯烷酮中的一种；所述乙烯类单体，其在所述混合溶液中的质量浓度为16％～32％。
作为本发明所述的金属离子辅助催化的水凝胶制备方法的一种优选方案：所述引发剂过硫酸盐，包括过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或几种。
作为本发明所述的金属离子辅助催化的水凝胶制备方法的一种优选方案：所述氯化盐在所述混合溶液中的质量浓度为18％～35％。
作为本发明所述的金属离子辅助催化的水凝胶制备方法的一种优选方案：所述引发剂过硫酸盐，其添加量为所述乙烯类单体质量的0.1～0.5％。
作为本发明所述的金属离子辅助催化的水凝胶制备方法的一种优选方案：所述混合溶液，溶剂包括水。
作为本发明所述的金属离子辅助催化的水凝胶制备方法的一种优选方案：所述在密封的条件下经过5min～30min，其反应温度为0-40℃。
作为本发明所述的金属离子辅助催化的水凝胶制备方法的一种优选方案：所述惰性气体，包括N2。
作为本发明另一个方面，本法提供所述的金属离子辅助催化的水凝胶的应用：所述水凝胶能够作为水处理凝胶、生物医药凝胶。
本发明的有益效果：本发明研究发现，质量浓度大于20％的氯化盐能够在室温下快速催化单体聚合，随着氯化盐质量浓度的提高到30％，凝胶化时间不到15min，并且首次发现并证实，高浓度金属离子能够与弱酰胺键产生离子配位。本发明不仅制备方法快速简单，通过上述方法制备得到的聚丙烯酰胺类水凝胶具有凝胶化时间快、抗冻性好、可溶解再生以及有导电性能等优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为实施例1制备的聚丙烯酰胺水凝胶的催化机理图。
图2为实施例1制备的聚丙烯酰胺水凝胶的催化效果图。
图3为实施例1制备的聚丙烯酰胺水凝胶的实物图。
图4为实施例1制备的聚丙烯酰胺水凝胶在-40℃条件下的拉伸实物图。
图5为实施例1制备的聚丙烯酰胺水凝胶的拉伸应力-应变曲线。
图6为实施例1制备的聚丙烯酰胺水凝胶的溶解再生性能。
图7为实施例1制备的聚丙烯酰胺水凝胶的导电性能演示。
图8为实施例2制备的聚甲基丙烯酰胺水凝胶的性能对照实验图。
图9为实施例3制备的聚丙烯酰胺水凝胶的性能对照实验图。
图10为实施例4制备的聚丙烯酰胺水凝胶的性能对照实验图。
图11为实施例5制备的聚乙烯吡咯烷酮水凝胶的性能对照实验图。
图12为实施例6聚丙烯酸水凝胶的催化效果图。
图13为实施例7聚丙烯酰胺水凝胶的催化效果图。
图14为实施例8聚丙烯酰胺水凝胶的应力-应变曲线图。
图15为实施例9聚丙烯酰胺水凝胶的应力-应变曲线图。
图16为实施例10聚丙烯酰胺水凝胶的应力-应变曲线图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1：
(1)准确称取2.15g CaCl2、2.15g丙烯酰胺和0.005g过硫酸铵溶于5g去离子水中，常温下磁力搅拌，至完全溶解，得到丙烯酰胺溶液。
(2)在步骤(1)得到的丙烯酰胺溶液，抽真空除去溶解氧，再通N2保护密封。
(3)将步骤(2)所得的溶液在25℃密封的条件下经过10min，得到聚丙烯酰胺水凝胶。
采用本实施例方法丙烯酰胺溶液在常温条件下且不需要外界刺激即可形成水凝胶，凝胶时间5min～30min。通过对前驱体溶液进行ESR分析，得出体系中存在过硫酸根自由基，从而引发自由基聚合反应。图1为实施例1制备出的聚丙烯酰胺水凝胶的催化机理图。图2为实施例1制备出的聚丙烯酰胺水凝胶的实物图。图3为实施例1制备的聚丙烯酰胺水凝胶在-40℃条件下的拉伸实物图。图4为实施例1制备的聚丙烯酰胺水凝胶的拉伸应力-应变曲线。图5为实施例1制备的聚丙烯酰胺水凝胶的溶解再生性能演示图。图6为实施例1制备的聚丙烯酰胺水凝胶的自愈合性能。图7为实施例1制备的聚丙烯酰胺水凝胶的导电性能演示，从图中可知，实施例1制备的聚丙烯酰胺水凝胶透明度高，在-40℃的条件下仍具有较好的断裂伸长率，可以用水溶解后再通过水分蒸发再生形成凝胶，具有较好的溶解再生性能，且在常温下有较好的导电性能。
实施例2(对照例)：
一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法，将实施例1步骤(1)中的2.15g的丙烯酰胺改为1g的甲基丙烯酰胺，2.15g的氯化钙改为1.1g的氯化锂，0.005g过硫酸铵改为0.001g过硫酸钾。将实施例1中步骤(3)中的25℃改为40℃，凝胶化时间为7h左右。其余同实施例1。
采用本实施例方法甲基丙烯酰胺溶液在40℃的条件下可形成水凝胶，凝胶时间为7h左右。图8为实施例2制备的聚甲基丙烯酰胺水凝胶的性能对照实验图。
实施例3(对照例)：
一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法，将实施例1中的步骤(1)中的丙烯酰胺质量改为1g，2.15g的氯化钙改为3.33g的氯化锂，0.005g的过硫酸铵改为0.005g的过硫酸钠。将实施例1中步骤(3)中的25℃改为0℃，凝胶化时间为5min。其余同实施例1。
采用本实施例方法丙烯酰胺溶液在0℃的条件下且不需要外界刺激即可形成水凝胶，凝胶时间为5min左右。然而凝胶几乎没有强度，所以无法测量凝胶的应力-应变曲线。图9为实施例3制备的聚丙烯酰胺水凝胶的性能对照实验图。
实施例4(对照例)：
一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法，将实施例1中的氯化钙改为氯化镁，凝胶化时间为6h左右。其余同实施例1。
采用本实施例方法丙烯酰胺溶液在常温条件下且不需要外界刺激即可形成水凝胶，凝胶时间为6h左右。图10为实施例4制备的聚丙烯酰胺水凝胶的性能对照实验图。
实施例5(对照例)：
一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法，将实施例1中的步骤(1)中的2.15g丙烯酰胺改为2.15g的1-乙烯基-2-吡咯烷酮。其余同实施例1。
采用本实施例方法1-乙烯基-2-吡咯烷酮溶液在常温条件下经过24h后仍不能够凝胶，所以无法测量凝胶的应力-应变曲线和导电性，图11为实施例5聚乙烯吡咯烷酮水凝胶的催化效果图。
实施例6(对照例)：
一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法，将实施例1中的步骤(1)中的2.15g丙烯酰胺改为2.15g丙烯酸。其余同实施例1。
采用本实施例方法丙烯酸溶液在常温条件下经过24h后仍不能够凝胶，所以无法测量凝胶的应力-应变曲线和导电性，图12为实施例6聚丙烯酸水凝胶的催化效果图。
实施例7(对照例)：
一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法，将实施例1中的步骤(1)中的2.15g氯化钙改为2.15g氯化钡。其余同实施例1。
采用本实施例方法丙烯酰胺溶液在常温条件下经过6h后凝胶，然而凝胶几乎没有强度，所以无法测量凝胶的应力-应变曲线和导电性，图13为实施例7聚丙烯酰胺水凝胶的催化效果图。
实施例8(对照例)：
(1)准确称取2.15g丙烯酰胺和0.005g过硫酸铵溶于5g去离子水中，常温下磁力搅拌，至完全溶解，得到丙烯酰胺前驱体溶液。
(2)在步骤(1)得到的丙烯酰胺溶液，抽真空除去溶解氧，再通N2保护密封。
(3)将步骤(2)所得的溶液置于60℃密封的条件下，经过1h后得到聚丙烯酰胺水凝胶。
采用本实施例方法丙烯酰胺溶液在60℃下经过1h后凝胶，图14为实施例8聚丙烯酰胺水凝胶的应力-应变曲线图。
实施例9(对照例)：
(1)准确称取1g丙烯酰胺、0.005g过硫酸铵和0.0007gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶于5g去离子水中，常温下磁力搅拌，至完全溶解，得到丙烯酰胺前驱体溶液。
(2)在步骤(1)得到的丙烯酰胺溶液，抽真空除去溶解氧，再通N2保护密封。
(3)将步骤(2)所得的溶液置于60℃密封的条件下，经过1h后得到聚丙烯酰胺水凝胶。
采用本实施例方法丙烯酰胺溶液在60℃下经过1h后凝胶，图15为实施例9聚丙烯酰胺水凝胶的应力-应变曲线图。
实施例10：
(1)准确称取1g丙烯酰胺、0.005g过硫酸铵和2.15g氯化钙溶于5g去离子水中，常温下磁力搅拌，至完全溶解，得到丙烯酰胺前驱体溶液。
(2)在步骤(1)得到的丙烯酰胺溶液，抽真空除去溶解氧，再通N2保护密封。
(3)将步骤(2)所得的溶液在25℃密封的条件下经过30min，得到聚丙烯酰胺水凝胶。
采用本实施例方法丙烯酰胺溶液在25℃下经过30min后凝胶，图16为实施例10聚丙烯酰胺水凝胶的应力-应变曲线图。
本发明研究发现，将高浓度氯化钙、丙烯酰胺和过硫酸铵溶于水中形成均一的溶液，在室温条件下无需其他外界刺激，丙烯酰胺凝胶化时间为5min～30min。本发明不仅制备方法快速简单，通过上述方法制备得到的聚丙烯酰胺凝胶具有凝胶化时间快、抗冻性好、溶解再生以及有导电性能等优势。采用本发明提供的方法制备得到的聚丙烯酰胺水凝胶在-40℃下仍具有较好的机械性能。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法,其特征在于：包括,
配制乙烯类单体、氯化盐和引发剂过硫酸盐的混合溶液，在常温下磁力搅拌，至完全溶解，得到混合溶液；抽真空除去溶解氧，再通惰性气体保护密封；所述的混合溶液在密封的条件下经过5min～30min，得到水凝胶；所述氯化盐包括氯化钙、氯化镁、氯化钡和氯化锂中的一种。
2.根据权利要求1所述的金属离子辅助催化的水凝胶制备方法,其特征在于：所述乙烯类单体包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸和1-乙烯基-2-吡咯烷酮中的一种；所述乙烯类单体，其在所述混合溶液中的质量浓度为16％～32％。
3.根据权利要求1或2所述的金属离子辅助催化的水凝胶制备方法,其特征在于：所述引发剂过硫酸盐，包括过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的金属离子辅助催化的水凝胶制备方法,其特征在于：所述氯化盐在所述混合溶液中的质量浓度为18％～35％。
5.根据权利要求1或2所述的金属离子辅助催化的水凝胶制备方法,其特征在于：所述引发剂过硫酸盐，其添加量为所述乙烯类单体质量的0.1～0.5％。
6.根据权利要求1或2所述的金属离子辅助催化的水凝胶制备方法,其特征在于：所述混合溶液，溶剂包括水。
7.根据权利要求1或2所述的金属离子辅助催化的水凝胶制备方法,其特征在于：所述在密封的条件下经过5min～30min，其反应温度为0-40℃。
8.根据权利要求1或2所述的金属离子辅助催化的水凝胶制备方法,其特征在于：所述惰性气体，包括N2。
9.权利要求1或2所述的金属离子辅助催化的水凝胶的应用,其特征在于：所述水凝胶能够作为水处理凝胶、生物医药凝胶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110761492.6A CN113429503B (zh) | 2021-07-06 | 2021-07-06 | 一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110761492.6A CN113429503B (zh) | 2021-07-06 | 2021-07-06 | 一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113429503A true CN113429503A (zh) | 2021-09-24 |
| CN113429503B CN113429503B (zh) | 2022-06-10 |
Family
ID=77759238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110761492.6A Expired - Fee Related CN113429503B (zh) | 2021-07-06 | 2021-07-06 | 一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113429503B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115160466A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-10-11 | 北京科技大学 | 无需交联反应制备高强度高拉伸以及抗疲劳水凝胶的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103013014A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-04-03 | 东南大学 | 一种具有多重网络的超强水凝胶及其制备方法 |
| CN105140350A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-12-09 | 西安交通大学 | 基于透明柔性离子导体的交流电致发光器件制作方法 |
| CN110229269A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-09-13 | 重庆文理学院 | 一种抗冻智能水凝胶 |
| CN111154033A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-05-15 | 北京理工大学 | 一种凝固温度和透光度可调的凝胶型冰雪材料及制备方法 |
-
2021
- 2021-07-06 CN CN202110761492.6A patent/CN113429503B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103013014A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-04-03 | 东南大学 | 一种具有多重网络的超强水凝胶及其制备方法 |
| CN105140350A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-12-09 | 西安交通大学 | 基于透明柔性离子导体的交流电致发光器件制作方法 |
| CN110229269A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-09-13 | 重庆文理学院 | 一种抗冻智能水凝胶 |
| CN111154033A (zh) * | 2020-01-15 | 2020-05-15 | 北京理工大学 | 一种凝固温度和透光度可调的凝胶型冰雪材料及制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ARKADI ZINTCHENKO等: "Improved Synthesis Strategy of Poly(amidoamine)s for Biomedical Applications: Catalysis by "Green" Biocompatible Earth Alkaline Metal Salts", 《MACROMOLECULAR RAPID COMMUNICATIONS》 * |
| 蒋山泉等: "抗冻pH敏感水凝胶聚甲基丙烯酸/丙烯酰胺的制备及性能研究", 《化工新型材料》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115160466A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-10-11 | 北京科技大学 | 无需交联反应制备高强度高拉伸以及抗疲劳水凝胶的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113429503B (zh) | 2022-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108276522B (zh) | 可3d打印的铁离子双交联海藻酸盐-聚丙烯酰胺丙烯酸高性能水凝胶的制备方法 | |
| CN113429503B (zh) | 一种金属离子辅助催化的水凝胶制备方法及其应用 | |
| CN105175755B (zh) | 一种高强度高拉伸双网络物理交联水凝胶及其制备方法 | |
| CN109054051B (zh) | 一种基于双重离子配位的高强韧自修复物理水凝胶及其制备方法 | |
| CN109836596B (zh) | 强氢键作用高强度与高粘附的支链淀粉复合水凝胶的制备方法 | |
| CN112920429A (zh) | 一种聚乙烯醇/无机盐/聚丙烯酰胺水凝胶及其制备方法与应用 | |
| CN105199281A (zh) | 一种具备超高力学强度和化学稳定性的新型水凝胶 | |
| CN101215350A (zh) | 改性纳米复合水凝胶及其制备方法 | |
| CN117659309A (zh) | 一种纳米纤维素和纳米纤维素-聚丙烯酰胺-明胶复合水凝胶及其制备方法及应用 | |
| CN114349899B (zh) | 一种自粘附导电凝胶及其制备方法 | |
| CN1908035A (zh) | 纳米复合水凝胶及其制备方法 | |
| CN110724283B (zh) | 一种紫外光辅助自修复的高强度离子凝胶、制备方法及修复方法 | |
| CN112225910A (zh) | 抗冻锁水性能可调节的有机水凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN116836338A (zh) | 一种水凝胶电解质及其制备方法和应用 | |
| JP2019210404A (ja) | 自己修復性ゲル | |
| CN114058031A (zh) | 一种自黏附木质素基复合水凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN101851425A (zh) | 一种温敏性高分子水凝胶及其制备方法 | |
| CN116715874A (zh) | 无需交联反应制备高强度高拉伸以及抗疲劳水凝胶的方法 | |
| CN111718445A (zh) | 一种pam/pvp/paa三网络水凝胶的制备方法 | |
| CN110938167B (zh) | 可降解且机械性能可调的聚合物水凝胶及其制备方法 | |
| CN114437373B (zh) | 一种氨基酸复合自由基聚合型水凝胶及其制备方法和用途 | |
| CN112552534B (zh) | 可拉伸、自愈合、刺激响应的生物高分子水凝胶 | |
| CN115028767A (zh) | 一种氧化石墨烯/聚合物复合抗冻水凝胶的制备方法和应用 | |
| CN112159536A (zh) | 一种高导电性聚丙烯酸复合水凝胶的制备方法 | |
| WO2002075748A1 (fr) | Gel polymere pour electrolyte et son procede de preparation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | 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 | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220610 |