一种水凝胶颗粒的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种水凝胶颗粒的制备方法，首先将聚丙烯酰胺、海藻酸钠和水混合，得到基础聚丙烯酰胺凝胶；并且将离子液体与金属盐溶液混合，得到金属盐离子液体溶液；其中金属盐溶液中金属离子包括Cu

A preparation method of hydrogel particles

The invention provides a preparation method of hydrogel particles. Firstly, polyacrylamide, sodium alginate and water are mixed to obtain the basic polyacrylamide gel, and the ionic liquid is mixed with the metal salt solution to get the metal salt ionic liquid solution, in which the metal ions in the metal salt solution include Cu.

【技术实现步骤摘要】
一种水凝胶颗粒的制备方法
本专利技术属于水凝胶制备的
，特别涉及一种水凝胶颗粒的制备方法。
技术介绍
在引发剂的作用下，水凝胶中一定链长的单体自由基与交联剂发生交联反应，进而形成在分子内有低交联度，并且表面分布有弹性聚合物分子线团的球形物，这种具有三维空间网络结构的分子线团就是聚合物水凝胶颗粒。微流控技术是通过数十到数百微米尺度的通道来处理或者操控少量流体的技术手段。微流控技术以样品和试剂使用量少、分离和探测过程分辨力和灵敏度高并且分析时间短等可控优势，被广泛用于制备聚合物水凝胶颗粒。采用微流控技术制备聚合物水凝胶颗粒时，主要是通过微流控芯片形成前驱体液滴，再经过通道内通道外物理交联化学交联聚合反应而形成三维网络结构的聚合物水凝胶颗粒。例如，Kumachave等人通过基型微流控芯片制备了单分散的海藻酸钙微凝胶颗粒(ZhangH.,TumarkinE.,PeeraniR.,etal.Microfluidicproductionofbiopolymermicrocapsulewithcontrolledmorphology.J.Am.Chem.Sac.2006,128(37):12205-12210.)，在Y型微流控芯片中分别以司盘的十一醇溶液和海藻酸钠的水溶液为外部相和内部相溶液，在型交汇的地方通过外部相十一醇溶液的剪切作用得到单分散的海藻酸钠水溶液液滴。在外部相十一醇溶液中引入CaI2，在海藻酸钠液滴形成并运动过程中，十一醇中的Ca2+慢慢扩散到海藻酸钠水溶液液滴中使液滴逐渐发生交联而得到聚合物水凝胶颗粒。再如，Doyle等人利用单相微流控技术来制备微凝胶颗粒，并以此种微流控设备制备了一系列功能化微凝胶颗粒，同样采用微通道芯片，使得聚合过程可以小于0.1s的时间。然而通过微流控技术制备聚合物水凝胶颗粒时，为了保证微流控技术的顺利进行，需要使用先进的设备—微流控芯片，该设备之间的组合复杂，并且需要精密的操作方式，可操作性差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种水凝胶颗粒的制备方法。本专利技术提供的方法无需采用微流控工艺即可得到水凝胶颗粒，方法简单，可操作性强。本专利技术提供了一种水凝胶颗粒的制备方法，包含以下步骤：(1)将聚丙烯酰胺、海藻酸钠和水混合，得到基础聚丙烯酰胺凝胶；将离子液体与金属盐溶液混合，得到金属盐离子液体溶液；所述金属盐溶液中的金属离子包括Cu2+、Ba2+或Ca2+；(2)向所述步骤(1)得到的金属盐离子液体溶液中加入所述基础聚丙烯酰胺凝胶中进行分散，得到分散颗粒料液；(3)将所述步骤(2)得到的分散颗粒料液依次进行分离和干燥，得到水凝胶颗粒。优选的，所述步骤(1)中聚丙烯酰胺、海藻酸钠和水的质量比为10.5:0.378:25。优选的，所述步骤(1)中离子液体和金属盐溶液的质量比为(10～5):(3～2)；所述金属盐溶液的质量浓度为3～5％。优选的，所述步骤(2)中基础聚丙烯酰胺凝胶中海藻酸钠和金属盐离子液体溶液中金属盐的质量比为(70～110)：(200～250)。优选的，所述步骤(2)中加入方式为滴加，所述滴加的速率为0.04～0.07mL/s。优选的，所述离子液体包括1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体。优选的，所述离子液体的制备方法包括：(I)将N-甲基咪唑和卤代正丁烷在有机溶剂中加热和冷凝回流，得到离子液体中间体；(II)将所述步骤(I)得到的离子液体中间体依次进行首次旋蒸、洗涤和再次旋蒸，得到净化离子液体中间体；(III)将所述步骤(II)得到的净化离子液体中间体与六氟磷酸钾和水混合，静置进行阴离子置换，得到离子液体。优选的，所述步骤(I)中N-甲基咪唑的质量、有机溶剂的体积和卤代正丁烷的质量比为(40～50)g:(150～200)mL：(74～92)g。优选的，所述步骤(I)中加热的温度为60～70℃，加热的时间为18～24h。优选的，所述步骤(III)中六氟磷酸钾的用量以所述步骤(I)中N-甲基咪唑的质量计，六氟磷酸钾与N-甲基咪唑的质量比为(40～50)：(90～113)。本专利技术提供了一种水凝胶颗粒的制备方法，首先将聚丙烯酰胺、海藻酸钠和水混合，得到基础聚丙烯酰胺凝胶；并且将离子液体与金属盐溶液混合，得到金属盐离子液体溶液；其中金属盐溶液中金属离子包括Cu2+、Ba2+或Ca2+；再向金属盐离子液体溶液中加入基础聚丙烯酰胺凝胶后，进行分散，得到分散颗粒；将所得到的分散颗粒依次进行分离和干燥，得到水凝胶颗粒。如图1所示，本专利技术以离子液体作为分散介质，通过直接加入的方式，在水溶液海藻酸钠溶液中引入Cu2+、Ba2+或Ca2+，海藻酸钠大分子接触金属离子，金属离子通过盐键与两条海藻酸分子相连接，分子被钙离子所聚集，形成图1所示的“鸡蛋壳”形状，能够得到形状规则的水凝胶颗粒。实施例的结果可知，本专利技术提供的方法无需采用微流控工艺即可得到水凝胶颗粒，方法简单，可操作性强。附图说明图1为本专利技术水凝胶颗粒形成过程示意图；图2为实施例1制备得到的水凝胶颗粒的照片；图3为实施例1制备得到的离子液体红外光谱图；图4为实施例1制备得到的水凝胶颗粒的红外光谱图；图5为对比例1制备得到的水凝胶颗粒的红外光谱图；图6为实施例2制备得到的水凝胶颗粒的红外光谱图；图7为实施例3制备得到的水凝胶颗粒的红外光谱图；图8实施例1制备得到的水凝胶颗粒在不同pH值条件下的吸水率随时间的变化曲线；图9不同pH值对水凝胶颗粒最大溶胀率的影响曲线图；图10为采用不同浓度的氯化钙制备得到的水凝胶颗粒的溶胀率变化曲线图。具体实施方式本专利技术提供了一种水凝胶颗粒的制备方法，包含以下步骤：(1)将聚丙烯酰胺、海藻酸钠和水混合，得到基础聚丙烯酰胺凝胶；将离子液体与金属盐溶液混合，得到金属盐离子液体溶液；所述金属盐溶液中金属离子包括Cu2+、Ba2+或Ca2+；(2)向所述步骤(1)得到的金属盐离子液体溶液中加入基础聚丙烯酰胺凝胶后，进行分散，得到分散颗粒；(3)将所述步骤(2)得到的分散颗粒依次进行分离和干燥，得到水凝胶颗粒。本专利技术将聚丙烯酰胺、海藻酸钠和水混合，得到基础聚丙烯酰胺凝胶。在本专利技术中，所述聚丙烯酰胺、海藻酸钠和水的质量比优选为10.5:0.378:25。本专利技术对所述聚丙烯酰胺和海藻酸钠的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的市售商品或按照本领域技术人员所熟知的方式自行制备得到均可。当采用自行制备方式提供聚丙烯酰胺时，所述聚丙烯酰胺的制备方法优选包括：将丙烯酰胺水溶液、双氧水和抗坏血酸混合，进行聚合反应，得到聚丙烯酰胺。在本专利技术中，所述丙烯酰胺水溶液中的丙烯酰胺的质量和水溶剂的体积比优选为(20～30)g：(80～100)mL，进一步优选为(22～35)g：(85～100)mL。在本专利技术中，所述丙烯酰胺水溶液中丙烯酰胺的质量、双氧水的体积和抗坏血酸的质量比优选为(20～30)g：(0.9～1.2)mL：(0.2～0.3)g，进一步优选为(22～25)g：1.0mL：0.2g。本专利技术对所述丙烯酰胺水溶液、双氧水和抗坏血酸的混合方式没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的料液混合方式即可。在本专利技术中，所述聚合反应的温度优选为室温；聚合反应的时间优选为2～5h。在本专利技术中，所述聚丙烯酰胺、海藻酸钠和水的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水凝胶颗粒的制备方法，包含以下步骤：(1)将聚丙烯酰胺、海藻酸钠和水混合，得到基础聚丙烯酰胺凝胶；将离子液体与金属盐溶液混合，得到金属盐离子液体溶液；所述金属盐溶液中的金属离子包括Cu

【技术特征摘要】
1.一种水凝胶颗粒的制备方法，包含以下步骤：(1)将聚丙烯酰胺、海藻酸钠和水混合，得到基础聚丙烯酰胺凝胶；将离子液体与金属盐溶液混合，得到金属盐离子液体溶液；所述金属盐溶液中的金属离子包括Cu2+、Ba2+或Ca2+；(2)向所述步骤(1)得到的金属盐离子液体溶液中加入所述基础聚丙烯酰胺凝胶中进行分散，得到分散颗粒料液；(3)将所述步骤(2)得到的分散颗粒料液依次进行分离和干燥，得到水凝胶颗粒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中聚丙烯酰胺、海藻酸钠和水的质量比为10.5:0.378:25。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中离子液体和金属盐溶液的质量比为(10～5):(3～2)；所述金属盐溶液的质量浓度为3～7％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中基础聚丙烯酰胺凝胶中海藻酸钠和金属盐离子液体溶液中金属盐的质量比为(70～110)：(200～250)。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中加入方式为滴加，所述滴加的速率为0.04～0.07mL/s。6.根据权利要求1所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：张定军，吴彦飞，赵文锦，张国庆，马应霞，陈振斌，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62