一种可用于海洋防污的水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可用于海洋防污的水凝胶及其制备方法，属于海洋防污技术领域，该水凝胶具体包括：将丙烯酰胺单体在N,N'

【技术实现步骤摘要】
一种可用于海洋防污的水凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术属于海洋防污
，具体涉及一种可用于海洋防污的水凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]水凝胶是一种具有三维网状交联结构的材料，在水中溶胀而不溶解。由于水凝胶具有优异的生物相容性、导电性、自愈合、吸附性以及优异的机械性能等性质，被广泛应用在组织工程、生物医药、微流体、可拉伸和生物集成电子等领域。其中，聚乙烯醇(PVA)水凝胶由于毒性低、生物相容性好等优点被广泛应用于医药、环保、日用化工等各个领域。然而水凝胶材料由于结构内含有大量游离水，所以一般机械强度小，易脆，拉伸率低，整体力学性能较差，限制了其应用领域。
[0003]目前，已经探索了许多方法来改进水凝胶的力学性能，如双网络水凝胶，大分子微球水凝胶，纳米复合水凝胶，滑环水凝胶等。基于以上方法在制备高机械力水凝胶上已经取得了很大的进展，但是这些提升还远远不够，因此，研究开发新的高强度水凝胶依然具备现实意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种可用于海洋防污的水凝胶及其制备方法，该方法有效解决了水凝胶力学性能差的问题，制得水凝胶的力学性能显著提升，且具有更优的抗溶胀性能及抗蛋白吸附、抗海藻附着性能。
[0005]本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：一种可用于海洋防污的水凝胶，包括水凝胶基体、以及以嵌段序列的方式进入到水凝胶基体中的含氟有机物；上述水凝胶基体至少包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺，上述含氟有机物包括啶氧菌酯。本专利技术提供一种可用于海洋防污水凝胶的制备方法，该方法利用聚乙烯醇、丙烯酰胺构建亲水大分子网络，丙烯酰胺在N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵的共同作用下通过自由基聚合生成聚丙烯酰胺，然后与聚乙烯醇在氢键的相互作用下互相缠结构成亲水大分子网络，在此网络上引入啶氧菌酯，提供疏水作用力，使得该水凝胶体系具有更优的力学性能，其抗压缩强度显著提升，且抗溶胀性得到有效改善，溶胀率明显减小。
[0006]本专利技术还提供了一种可用于海洋防污水凝胶的制备方法，包括以下步骤：首先将聚乙烯醇加入到去离子水中，加热至无色透明溶液；冷却至室温后放入丙烯酰胺，加水搅拌至完全溶解；加入啶氧菌酯、吐温80，继续搅拌10
‑
15min；然后超声乳化，待溶液变为均一乳液状，加入N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、引发剂过硫酸铵；最后在恒温条件下反应至成胶。
[0007]优选地，聚乙烯醇与去离子水的质量体积比为1g:10
‑
15mL；聚乙烯醇在去离子水中的加热温度为90
‑
95℃。
[0008]优选地，超声乳化处理条件为：功率250
‑
350W，时间20
‑
30min。
[0009]优选地，恒温处理条件为：温度60
‑
65℃，时间7
‑
8h。
[0010]优选地，丙烯酰胺与聚乙烯醇的质量比为3
‑
4:1；啶氧菌酯与聚乙烯醇的质量比为0.5
‑
0.7:1；N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、聚乙烯醇的质量比为0.35
‑
0.45:5
‑
10:100；吐温80与聚乙烯醇的质量比为0.005
‑
0.007:1。
[0011]更优选地，上述水凝胶在制备过程中采用改性聚乙烯醇替代聚乙烯醇；其中，改性聚乙醇所用改性剂包括2
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氨基
‑4‑
羟基蝶啶
‑6‑
甲醛。本专利技术制备的改性聚乙烯醇是在聚合物链上引入活性功能基团，对聚乙烯醇进行2
‑
氨基
‑4‑
羟基蝶啶
‑6‑
甲醛接枝改性，然后与丙烯酰胺聚合构建网络复合，使其具有更优的抗蛋白吸附，且抗海藻附着性能显著提升，其防污染能力显著增强，应用范围广阔，尤其适用于海洋水域。同时，当水凝胶中2
‑
氨基
‑4‑
羟基蝶啶
‑6‑
甲醛改性聚乙烯醇和啶氧菌酯同时存在的情况下，获得的水凝胶在力学性能得到进一步改善的同时，抗溶胀性能也得到提升。
[0012]优选地，上述改性聚乙烯醇制备方法，包括：将聚乙烯醇加入二甲基亚砜中，在氮气氛围下加热至80
‑
90℃搅拌溶解，待溶解后加入对甲苯磺酸、2
‑
氨基
‑4‑
羟基蝶啶
‑6‑
甲醛，恒温继续搅拌反应，然后在无水乙醇中沉淀，烘干，得到改性聚乙烯醇。
[0013]优选地，聚乙烯醇与二甲基亚砜的质量体积比为1g:10
‑
15mL；对甲苯磺酸与聚乙烯醇的质量比为0.1
‑
0.3:1；2
‑
氨基
‑4‑
羟基蝶啶
‑6‑
甲醛与聚乙烯醇的质量比为2
‑
3:1。
[0014]本专利技术还公开了上述啶氧菌酯在增强水凝胶力学性能、抗溶胀性能中的用途。
[0015]本专利技术还公开了上述水凝胶在制备载体材料、废水处理剂中的用途。
[0016]本专利技术的有益效果包括：本专利技术提供了一种海洋防污水凝胶的制备方法，将丙烯酰胺单体在N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺作用下通过自由基聚合，再与聚乙烯醇相互缠结得到复合水凝胶基体，然后啶氧菌酯以嵌段序列的方式进入到丙烯酰胺与聚乙烯醇构建的大分子网络中，形成的水凝胶具有更优的力学性能及抗溶胀性。此外，利用2
‑
氨基
‑4‑
羟基蝶啶
‑6‑
甲醛对聚乙烯醇进行接枝改性，在进一步增强水凝胶力学性能和抗溶胀性能的同时，使得水凝胶具有更优的抗蛋白吸附及抗海藻附着性能，防污性能明显提升，适用于海洋环境。
[0017]因此本专利技术提供了一种可用于海洋防污的水凝胶及其制备方法，该方法有效解决了水凝胶力学性能差的问题，制得水凝胶的力学性能显著提升，且具有更优的抗溶胀性能及抗蛋白吸附、抗海藻附着性能。
附图说明
[0018]图1为水凝胶的红外光谱图；图2为水凝胶的压缩强度图；图3为水凝胶的溶胀率图；图4为水凝胶的蛋白质吸附图。
具体实施方式
[0019]以下结合具体实施方式和附图对本专利技术的技术方案作进一步详细描述：实施例1：一种可用于海洋防污水凝胶的制备方法，包括以下步骤：首先将聚乙烯醇加入到去离子水中，在90℃下加热至无色透明溶液；冷却至室温后放入丙烯酰胺，加水搅拌至完全
溶解；加入啶氧菌酯、吐温80，继续搅拌12min；转移到超声波粉碎仪在250w条件下超声乳化30min，待溶液变为均一乳液状，加入N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、引发剂过硫酸铵；最后将溶液倒入片状玻璃模具中，在65℃恒温下反应7h至成胶。
[0020]上述步骤中，聚乙烯醇与去离子水的质量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可用于海洋防污的水凝胶，其特征在于，包括水凝胶基体、以及以嵌段序列的方式进入到水凝胶基体中的含氟有机物；所述水凝胶基体至少包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺，所述含氟有机物包括啶氧菌酯。2.权利要求1所述一种可用于海洋防污水凝胶的制备方法，包括以下步骤：首先将聚乙烯醇加入到去离子水中，加热至无色透明溶液；冷却至室温后放入丙烯酰胺，加水搅拌至完全溶解；加入啶氧菌酯、吐温80，继续搅拌10
‑
15min；然后超声乳化至溶液变为均一乳液状，加入N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、引发剂过硫酸铵；恒温下反应至成胶即可。3.根据权利要求2所述的可用于海洋防污水凝胶的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇与去离子水的质量体积比为1g:10
‑
15mL；所述聚乙烯醇在去离子水中的加热温度为90
‑
95℃。4.根据权利要求2所述的可用于海洋防污水凝胶的制备方法，其特征在于：所述超声乳化处理条件为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振华，周永东，朱文斌，张洪亮，
申请(专利权)人：浙江省海洋水产研究所，
类型：发明
国别省市：