一种对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶及其制备方法，包括：在去离子水中加入亲水单体甲基丙烯酸、化学交联剂和光引发剂，混合至完全溶解，从而得到预聚液；将所述预聚液注入模具中，并置于紫外聚光灯下进行照射，从而得到前驱体水凝胶；将所述前驱体水凝胶浸泡在醋酸钙溶液中，浸泡时间至少30天，从而制得对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶。本发明专利技术能够制得同时具有温度敏感性和溶剂浓度敏感性的敏感型智能水凝胶，解决了传统敏感型智能凝胶材料敏感性单一的问题，提高了水凝胶的敏感性范围，而且制备工艺简单，原料容易获取，成本低廉，对环境无毒无害。对环境无毒无害。

【技术实现步骤摘要】
一种对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及智能凝胶材料
，尤其涉及一种对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]水凝胶是以水作为介质的，而且具有独特的内部结构和交联网络。在制备水凝胶过程中制备方法或者制备配方不同会得到不同的水凝胶，并且会使水凝胶表现出来的性质和功能出现差异。
[0003]敏感型智能凝胶材料是一种可以对外界刺激做出相应响应的新型材料。传统的敏感型智能凝胶材料只能对外界单一刺激(例如：物理刺激、化学刺激)做出相应响应(例如：相分离、形状、机械强度等)，这种凝胶在应用方面已经有了良好的适应性。敏感型智能凝胶根据其应用层面不同，可以分为生物传感水凝胶、形状自适应水凝胶致动器、纳米复合水凝胶应变和压力传感器等。
[0004]目前，传统的敏感型智能凝胶材料的最主要问题是敏感性比较单一，不能应对各种外界变化的环境，这大大地限制了敏感型智能凝胶的应用范围，因此急需研发出同时对两种或多种外界刺激做出相应响应的敏感型智能凝胶材料。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供了一种对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶及其制备方法，以解决现有技术中存在的上述技术问题。本专利技术能够制得同时具有温度敏感性和溶剂浓度敏感性的敏感型智能水凝胶，解决了传统敏感型智能凝胶材料敏感性单一的问题，提高了水凝胶的敏感性范围，能应对更多外界环境刺激，而且制备工艺简单，所用原料容易获取，成本低廉，对环境无毒无害。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1、在去离子水中加入亲水单体甲基丙烯酸、化学交联剂和光引发剂，混合至完全溶解，从而得到预聚液；
[0010]步骤2、将所述预聚液注入模具中，并置于紫外聚光灯下进行照射，从而得到前驱体水凝胶；
[0011]步骤3、将所述前驱体水凝胶浸泡在醋酸钙溶液中，浸泡时间至少30天，从而制得对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶。
[0012]优选地，在所述步骤1中，所述的化学交联剂为N
‑
N
’
亚甲基双丙烯酰胺，所述的光引发剂为α
‑
酮戊二酸，并且所述亲水单体甲基丙烯酸与所述N
‑
N
’
亚甲基双丙烯酰胺、所述α
‑
酮戊二酸的质量比为0.8609～6.0623:0.015～0.108:0.0014～0.0103。
[0013]优选地，在所述步骤3中，所述醋酸钙溶液的浓度为100～500mmol/L。
[0014]优选地，在所述步骤2中，所述的置于紫外聚光灯下进行照射是置于功率为36w的紫外聚光灯下照射6～8小时。
[0015]优选地，在所述步骤2中，所述模具的制备方法包括：将隔层材料切成方形并将其中间掏空，再用同等大小的两块玻璃片夹住所述隔层材料，用长尾夹夹紧，即制得模具。
[0016]优选地，所述的隔层材料为聚氯乙烯塑料薄膜材料，玻璃片与所述隔层材料的边长均为10cm，其中所述隔层材料的掏空区域的边长为8cm。
[0017]优选地，在所述步骤1中，所述混合的方式为超声、震荡、磁力搅拌中的至少一种。
[0018]一种对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶，采用上述对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶的制备方法制备而成。
[0019]与现有技术相比，本专利技术是先将亲水单体甲基丙烯酸、化学交联剂和光引发剂混合成的预聚液通过化学交联和在特定功率紫外光照射下的光引发形成交联网络，并通过自由基聚合形成了三维网络状的主要成分为聚甲基丙烯酸的前驱体水凝胶，然后通过将前驱体水凝胶浸泡在醋酸钙溶液中一定时间，从而将钙离子引入到自身存在LCST(低临界共溶温度)的所述前驱体水凝胶中，因醋酸钙溶液中的钙离子本身带二价正离子，可同时与前驱体水凝胶内部携带的羧酸根离子的两个链段同时结合，这使得水凝胶内部结合更紧密，力学性能方面也有着很大的提升，而且使水凝胶在应对外界环境变化时敏感性更强，能够同时具有温度敏感和溶剂浓度敏感的双重敏感性：当该水凝胶的外界钙离子浓度发生变化时，由于浓度差会导致水凝胶内部钙离子浓度发生变化，因而会产生浓度敏感性导致水凝胶发白，而当该水凝胶的外界温度达到LCST值以上时，该水凝胶会发生相变，因而该水凝胶也存在着优秀的温度敏感性；这解决了传统敏感型智能凝胶材料敏感性单一和制备难度高的问题，提高了水凝胶的敏感性范围，能应对更多外界环境刺激，而且敏感性强，制备工艺简单，所用原料容易获取，成本低廉，对环境无毒无害。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0021]图1为本专利技术实施例1所制得的对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶在不同浓度醋酸钙溶液下的透射率随时间变化曲线图。
[0022]图2为本专利技术实施例1所制得的对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶的透射率随温度变化的曲线图。
[0023]图3为本专利技术实施例1所制得的对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶在不同温度下的应力应变曲线图。
具体实施方式
[0024]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本专利技术的限制。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动
前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0025]首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：
[0026]术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。
[0027]当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解释为包括“2～7”、“2～6”、“5～7”、“3～4和6～7”、“3～5和7”、“2和5～7”等范围。除另有说明外，本文中记载的数值范围既包括其端值也包括在该数值范围内的所有整数和分数。
[0028]下面对本专利技术所提供的对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶及其制备方法进行详细描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、在去离子水中加入亲水单体甲基丙烯酸、化学交联剂和光引发剂，混合至完全溶解，从而得到预聚液；步骤2、将所述预聚液注入模具中，并置于紫外聚光灯下进行照射，从而得到前驱体水凝胶；步骤3、将所述前驱体水凝胶浸泡在醋酸钙溶液中，浸泡时间至少30天，从而制得对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶。2.根据权利要求1所述的对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶的制备方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述的化学交联剂为N
‑
N
’
亚甲基双丙烯酰胺，所述的光引发剂为α
‑
酮戊二酸，并且所述亲水单体甲基丙烯酸与所述N
‑
N
’
亚甲基双丙烯酰胺、所述α
‑
酮戊二酸的质量比为0.8609～6.0623:0.015～0.108:0.0014～0.0103。3.根据权利要求1或2所述的对温度和溶剂浓度双重敏感的水凝胶的制备方法，其特征在于，在所述步骤3中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，王浩威，郝永梁，李子健，李奎，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：