一种高分散性丝素蛋白-壳聚糖-3-甲基咪唑盐己基噻吩-多壁碳纳米管凝胶的制备方法技术

本发明专利技术涉及功能材料领域，公开了一种高分散性丝素蛋白‑壳聚糖‑3‑甲基咪唑盐己基噻吩‑多壁碳纳米管凝胶的制备方法，本发明专利技术利用共轭聚电解质3‑甲基咪唑盐己基噻吩和酸化碳纳米管表面Π‑Π键而非共价键的作用，使得改性碳纳米管相互间吸引力减小，降低改性碳纳米管的粘附性，改进其分散性，使制得的材料在溶液中具有高稳定性和亲水性，极大地加快了制备速率，减小制备成本，同时该方法不会对后期的实验步骤及所需制备的微粒性能产生影响，不影响实验结果的科学性，实验操作简单、无毒、无害、绿色环保。

Preparation of highly dispersed silk fibroin chitosan -3- methimidazole salt hexyl thiophene multi walled carbon nanotubes gel

The invention relates to the field of functional materials, and discloses a preparation method of highly dispersed silk fibroin chitosan chitosan 3, methyl methimazole salt, hexyl thiophene and multi walled carbon nanotubes gel. The invention uses conjugated polyelectrolyte 3 methimidazole salt hexyl thiophene and acidified carbon nanotube surface bond instead of covalent bond, so that the attraction between modified carbon nanotubes decreases mutually. Low-modified carbon nanotubes have high stability and hydrophilicity in solution by improving their adhesion and dispersion, which greatly accelerates the preparation rate and reduces the preparation cost. At the same time, this method will not affect the later experimental steps and the required properties of the particles, and will not affect the scientificity of the experimental results. The experimental operation is simple, non-toxic, harmless and green ring. Protect.

【技术实现步骤摘要】
一种高分散性丝素蛋白-壳聚糖-3-甲基咪唑盐己基噻吩-多壁碳纳米管凝胶的制备方法
本专利技术涉及功能材料领域，尤其涉及一种高分散性丝素蛋白-壳聚糖-3-甲基咪唑盐己基噻吩-多壁碳纳米管凝胶的制备方法。
技术介绍
碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口）的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2~20nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。碳纳米管自发现以来，一直受到科学界的极大关注。碳纳米管是一种具有高度离域化的大Π键的特殊功能材料，但碳纳米管几乎不溶于所有溶剂，这使得它的适用范围被极大地被限制。由此有必要解决这一技术问题
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高分散性丝素蛋白-壳聚糖-3-甲基咪唑盐己基噻吩-多壁碳纳米管凝胶的制备方法，本专利技术利用共轭聚电解质3-甲基咪唑盐己基噻吩和酸化碳纳米管表面Π-Π键而非共价键的作用，使得改性碳纳米管相互间吸引力减小，降低改性碳纳米管的粘附性，改进其分散性，使制得的材料在溶液中具有高稳定性和亲水性，极大地加快了制备速率，减小制备成本，同时该方法不会对后期的实验步骤及所需制备的微粒性能产生影响，不影响实验结果的科学性，实验操作简单、无毒、无害、绿色环保。本专利技术的具体技术方案为：一种高分散性丝素蛋白-壳聚糖-3-甲基咪唑盐己基噻吩-多壁碳纳米管凝胶的制备方法，以mg、mmol和ml计，包括以下步骤：1）将酸化后的8-12mg多壁碳纳米管于15-25ml去离子水中超声分散20-40min，超声完成后，在搅拌下向溶液中逐滴滴加0.08-0.12mmol的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，搅拌5-15min后，逐滴加入0.08-0.12mmol的N-羟基琥珀酰亚胺，反应20-40min，得到分散液。2）将18-22mg3-甲基咪唑盐己基噻吩溶于15-25ml去离子水中，35-45℃加热超声20-40min至完全溶解。3）将8-12mg壳聚糖加入5-15ml去离子水中，加入乙酸使得其浓度达到0.8-1.2wt%，超声20-40min至完全溶解，得到壳聚糖溶液。4）将上述壳聚糖溶液逐滴加入步骤1）所得分散液中，反应20-30h，得到壳聚糖-多壁碳纳米管分散液。5）将超声后的3-甲基咪唑盐己基噻吩加入步骤4）所得分散液中，超声处理，使其与壳聚糖/多壁碳纳米管复合。6）将步骤5）所得溶液离心纯化，去掉沉淀物，重复多次，所得上层清液即为壳聚糖-3-甲基咪唑盐己基噻吩-多壁碳纳米管聚合物分散液。7）将步骤6）所得分散液在去离子水中透析2-4天。8）将经步骤7）透析后的透析液冷冻干燥，备用。9）将4-6mg丝素蛋白溶于5-15ml去离子水中，超声至分散完全，在搅拌条件下缓慢加入0.08-0.12mmol的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和0.08-0.12mmol的N-羟基琥珀酰亚胺，反应3-7min。10）量取18-22mg壳聚糖-3-甲基咪唑盐己基噻吩-多壁碳纳米管聚合物，缓慢加入步骤9）所得溶液中，反应24h。11）用透析袋除去杂质，冷冻干燥，制得高分散性丝素蛋白-壳聚糖-3-甲基咪唑盐己基噻吩-多壁碳纳米管凝胶。本专利技术在对碳纳米管进行酸化后，利用其上富有的含氧官能团，可进行交联改性。壳聚糖为天然多糖，具有生物相容性好，无毒副作用的特性，且可溶于部分无机酸和大多有机酸。利用二者特性进行复合材料的制作时，由于酸化碳纳米管上大量的羟基和羧基，以及其长径比和比表面积大，分子间范德华力强，使得其在与壳聚糖交联后，产生明显团聚现象，影响实验步骤的后续操作。作为优选，步骤1）和步骤9）中，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的滴加采用滴加蠕动泵，设置为匀速滴加。作为优选，步骤2）中，3-甲基咪唑盐己基噻吩与多壁碳纳米管的质量比为2：1。作为优选，步骤1）至步骤3）中，各溶液和分散液制备好后，密封置于2-6℃的环境中预冷备用。作为优选，步骤4）中，壳聚糖的加入采用滴加蠕动泵，设置为匀速滴加。作为优选，步骤4）中，壳聚糖与多壁碳纳米管的质量比为3：1。作为优选，步骤5）中，超声时间为30-50min。作为优选，步骤6）中，离心转速为10000-15000r/min，离心处理时间为8-12min。作为优选，步骤7）和步骤11）中，透析袋的截留相对分子量为5000，透析温度为2-6℃。与现有技术对比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术能够控制酸化碳纳米管上所结合的官能团的百分比，使得其能与壳聚糖交联的情况下又能具有良好的分散性，且分散均匀。2、本专利技术通过加入共轭聚电解质3-甲基咪唑盐己基噻吩，合成简便，溶解性好，使得多壁碳纳米管的分散性显著提高。3、本专利技术制得的最终材料分散性稳定，水溶性高，便于后续实验，且实验过程绿色环保。4、3-甲基咪唑盐己基噻吩和多壁碳纳米管以非共价键的方式复合，且3-甲基咪唑盐己基噻吩对多壁碳纳米管的各方面性能并无显著影响。5、原步骤中抽滤困难，阻碍了后续步骤的进行，进行分散性改进后，制备时间明显加快。6、在步骤1）、9）中，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺作为制备碳纳米管复合物的交联剂，能活化碳纳米管上的含氧官能团。7、在步骤1）、9）中，用滴加蠕动泵缓慢滴加是为了使交联剂和酸化碳纳米管充分反应，交联剂过量，是为了使得酸化碳纳米管上的含氧官能团充分活化。附图说明图1为实施例1和对比例1所述凝胶溶液的对比图；图2为实施例1所得材料的TEM图；图3为实施例2所得材料的TEM图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述。实施例11）量取10mg酸化后的多壁碳纳米管于20ml去离子水中超声30min至分散完全,超声完成后，将溶液置于磁力搅拌机上，逐滴缓慢加1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐（0.1mmol）10ml，搅拌10min后，缓慢逐滴加入10mlN-羟基琥珀酰亚胺（0.1mmol），反应30min。2）通过两步法制备3-甲基咪唑盐己基噻吩，将制备好的20mg的3-甲基咪唑盐己基噻吩溶于20ml去离子水中，40℃加热超声30min，使其完全溶解。3）将10mg壳聚糖加入10ml去离子水中，加入1%的乙酸，超声30min，至完全溶解。4）将上述所得壳聚糖溶液逐滴缓慢加入步骤1）所得分散液中，反应24h。5）量取20ml超声后的3-甲基咪唑盐己基噻吩缓慢加入步骤4）所得溶液中，超声30min，使其与壳聚糖-多壁碳纳米管复合。6）将步骤5）所得溶液进行离心纯化，离心转速为10000r/min，离心时间为10min,去掉沉淀物，重复三次，所得上层清液即为壳聚糖-3-甲基咪唑盐己基噻吩-多壁碳纳米管聚合物。7）将步骤6）所得溶液在去离子水中透析2-4天。8）将经步骤7）透析后的透析液冷冻干燥，备用。9）将5mg丝素蛋白溶于10ml去离子水中，超声至分散完全，置于磁力搅拌机上，缓慢加入0.1mmo本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高分散性丝素蛋白‑壳聚糖‑3‑甲基咪唑盐己基噻吩‑多壁碳纳米管凝胶的制备方法，以mg、mmol和ml计，其特征在于包括以下步骤：1）将酸化后的8‑12mg多壁碳纳米管于15‑25ml去离子水中超声分散20‑40 min，超声完成后，在搅拌下向溶液中逐滴滴加0.08‑0.12mmol 的1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，搅拌5‑15min后，逐滴加入0.08‑0.12mmol 的N‑羟基琥珀酰亚胺，反应20‑40min，得到分散液；2）将18‑22mg 3‑甲基咪唑盐己基噻吩溶于15‑25ml去离子水中，35‑45℃加热超声20‑40min至完全溶解；3）将8‑12mg 壳聚糖加入5‑15ml去离子水中，加入乙酸使得其浓度达到0.8‑1.2wt%，超声20‑40min至完全溶解，得到壳聚糖溶液；4）将上述壳聚糖溶液逐滴加入步骤1）所得分散液中，反应20‑30 h，得到壳聚糖‑多壁碳纳米管分散液；5）将超声后的3‑甲基咪唑盐己基噻吩加入步骤4）所得分散液中，超声处理，使其与壳聚糖/多壁碳纳米管复合；6）将步骤5）所得溶液离心纯化，去掉沉淀物，重复多次，所得上层清液即为壳聚糖‑3‑甲基咪唑盐己基噻吩‑多壁碳纳米管聚合物分散液；7）将步骤6）所得分散液在去离子水中透析2‑4天；8）将经步骤7）透析后的透析液冷冻干燥，备用；9）将4‑6mg丝素蛋白溶于5‑15ml去离子水中，超声至分散完全，在搅拌条件下缓慢加入0.08‑0.12mmol的1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和0.08‑0.12mmol 的N‑羟基琥珀酰亚胺，反应3‑7min；10）量取18‑22mg壳聚糖‑3‑甲基咪唑盐己基噻吩‑多壁碳纳米管聚合物，缓慢加入步骤9）所得溶液中，反应24 h；11）用透析袋除去杂质，冷冻干燥，制得高分散性丝素蛋白‑壳聚糖‑3‑甲基咪唑盐己基噻吩‑多壁碳纳米管凝胶。...

【技术特征摘要】
1.一种高分散性丝素蛋白-壳聚糖-3-甲基咪唑盐己基噻吩-多壁碳纳米管凝胶的制备方法，以mg、mmol和ml计，其特征在于包括以下步骤：1）将酸化后的8-12mg多壁碳纳米管于15-25ml去离子水中超声分散20-40min，超声完成后，在搅拌下向溶液中逐滴滴加0.08-0.12mmol的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，搅拌5-15min后，逐滴加入0.08-0.12mmol的N-羟基琥珀酰亚胺，反应20-40min，得到分散液；2）将18-22mg3-甲基咪唑盐己基噻吩溶于15-25ml去离子水中，35-45℃加热超声20-40min至完全溶解；3）将8-12mg壳聚糖加入5-15ml去离子水中，加入乙酸使得其浓度达到0.8-1.2wt%，超声20-40min至完全溶解，得到壳聚糖溶液；4）将上述壳聚糖溶液逐滴加入步骤1）所得分散液中，反应20-30h，得到壳聚糖-多壁碳纳米管分散液；5）将超声后的3-甲基咪唑盐己基噻吩加入步骤4）所得分散液中，超声处理，使其与壳聚糖/多壁碳纳米管复合；6）将步骤5）所得溶液离心纯化，去掉沉淀物，重复多次，所得上层清液即为壳聚糖-3-甲基咪唑盐己基噻吩-多壁碳纳米管聚合物分散液；7）将步骤6）所得分散液在去离子水中透析2-4天；8）将经步骤7）透析后的透析液冷冻干燥，备用；9）将4-6mg丝素蛋白溶于5-15ml去离子水中，超声至分散完全，在搅拌条件下缓慢加入0.08-0.12mmol的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和0.08-0.12mmol的N-羟基琥珀酰亚胺，反应3-7min；10）量取18-22mg壳聚糖-3-甲基咪唑盐己基噻吩-多壁碳纳米管聚合物，缓慢加入步骤9）所得溶液中，反应24h；11）用透析袋除去杂质，冷冻干燥，制得高分散性丝素蛋白-壳聚糖...

【专利技术属性】
技术研发人员：单心怡，陈博弈，何宇杰，朱诚，王秉，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33