一種高強(qiáng)度雙網(wǎng)絡(luò)納米二氧化鈦復(fù)合水凝膠的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度雙網(wǎng)絡(luò)納米二氧化鈦復(fù)合水凝膠的制備方法，所述方法包括：用冷卻后的煮沸蒸餾水配制納米TiO2水溶液，將海藻酸鈉、丙烯酰胺、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、催化劑溶解在TiO2水溶液中，將配制好的溶液快速轉(zhuǎn)移至玻璃模具中，密封后的模具置于45～55℃的環(huán)境下保溫反應(yīng)2～6h；取出模具內(nèi)成型的水凝膠浸泡在濃度為0.1～1M的CaCl2水溶液中2～6h，取出即為高強(qiáng)度雙網(wǎng)絡(luò)納米二氧化鈦復(fù)合水凝膠。本發(fā)明所述的復(fù)合水凝膠相對(duì)于傳統(tǒng)水凝膠具備更高的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率，以滿足其在人體軟骨修復(fù)、組織工程等方面的應(yīng)用需求。
【專利說明】一種高強(qiáng)度雙網(wǎng)絡(luò)納米二氧化鈦復(fù)合水凝膠的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度水凝膠的制備領(lǐng)域，尤其是高強(qiáng)度雙網(wǎng)絡(luò)納米復(fù)合水凝膠的制備。
技術(shù)背景
[0002]水凝膠是一類具有化學(xué)或物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)、可吸收大量水分但不溶于水的高分子或大分子聚集體，它們?cè)谒锌杀３忠欢ㄐ螤詈腿S空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。作為一種含水量高達(dá)90 %，并且和生物軟組織很相似的軟物質(zhì)材料，水凝膠被廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，例如:組織工程、軟骨修復(fù)等。但傳統(tǒng)水凝膠遠(yuǎn)低于天然生物組織的力學(xué)強(qiáng)度，這嚴(yán)重限制了水凝膠的臨床應(yīng)用。所以，縮小高分子水凝膠與生物軟組織之間的性能差距，尋求與生物軟組織性能匹配的高分子水凝膠材料，最終達(dá)到以水凝膠材料替代受損的生物體軟組織的目的，是目前高分子水凝膠研究的重要問題之一。近些年，雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的設(shè)計(jì)思路對(duì)大幅度提高水凝膠力學(xué)性能以及推動(dòng)其在生物材料中應(yīng)用研究意義重大，高強(qiáng)度雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠研究不斷取得出色的進(jìn)展。其中，鎖志剛等人采用一步法合成了具有高拉伸性能的水凝膠，該水凝膠以丙烯酰胺和天然大分子海藻酸鈉為單體，硫酸鈣作為海藻酸鈉的離子交聯(lián)劑，N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨和四甲基乙二胺分別為丙烯酰胺的交聯(lián)劑、熱引發(fā)劑和催化劑，一步制備得到海藻酸鈉/聚丙烯酰胺水凝膠。該水凝膠可拉伸至約20倍，但相應(yīng)的拉伸強(qiáng)度僅約為156kPa。在維持海藻酸鈉/聚丙烯酰胺水凝膠高拉伸性能的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地提高拉伸強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度是制備高強(qiáng)度水凝膠的需要。
[0003]目前，已有研究報(bào)道在聚合物水凝膠中加入納米微粒來提高水凝膠的力學(xué)強(qiáng)度，納米微粒是粒徑在I?10nm的一類特殊的材料，由于其具有小尺寸效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)及宏觀量子隧道效應(yīng)等使得納米微粒具有奇異的物化性能。納米微粒是一種廣泛應(yīng)用的聚合物填充材料，通過將納米粒子引入聚合物系統(tǒng)，得到的納米復(fù)合材料與未引入納米粒子的材料相比，機(jī)械性能，熱穩(wěn)定性，抗老化性質(zhì)等都有明顯的提高。納米二氧化鈦(T12)是目前廣泛應(yīng)用納米材料之一，具有穩(wěn)定性好，無毒，比表面積大，能吸收紫外線，光催化及抗菌功效等，在建材、醫(yī)療、衛(wèi)生、能源、環(huán)保等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用。
[0004]本發(fā)明將納米二氧化鈦與海藻酸鈉/聚丙烯酰胺的聚合物體系相結(jié)合，利用納米二氧化鈦的納米特性以及其吸附聚合物長(zhǎng)鏈的性能去增強(qiáng)水凝膠的拉伸和壓縮強(qiáng)度。從而制備出高強(qiáng)度的納米復(fù)合水凝膠。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有傳統(tǒng)海藻酸鈉/聚丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠拉伸及壓縮強(qiáng)度小的缺陷，本發(fā)明利用納米二氧化鈦與聚合物之間的相互作用提高了海藻酸鈉/聚丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)的力學(xué)穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)上述高強(qiáng)度雙網(wǎng)絡(luò)納米二氧化鈦復(fù)合水凝膠的制備。所制備的高強(qiáng)度水凝膠拉伸應(yīng)變可達(dá)2099%，拉伸強(qiáng)度可達(dá)0.260MPa,形變?yōu)?.9時(shí)的壓縮強(qiáng)度可達(dá)3.HMPa0相較于傳統(tǒng)傳統(tǒng)海藻酸鈉/聚丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠有較大提升。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下:
[0007]—種高強(qiáng)度雙網(wǎng)絡(luò)納米二氧化鈦復(fù)合水凝膠，包括天然多糖、聚合物單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑、催化劑、納米T12 ；
[0008]所述的天然多糖為海藻酸鈉；
[0009]所述的聚合物單體為丙烯酰胺；
[0010]所述的交聯(lián)劑選自N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯;
[0011]所述的弓I發(fā)劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉；
[0012]所述的催化劑選自四甲基乙二胺、五甲基二亞乙基三胺；
[0013]所述的納米填料為納米T12,且納米T12的粒徑為20?lOOnm。
[0014]一種高強(qiáng)度雙網(wǎng)絡(luò)納米二氧化鈦復(fù)合水凝膠的具體制備步驟如下:其中步驟2)?3)在真空、持續(xù)攪拌條件下進(jìn)行；
[0015]I)將蒸餾水煮沸密封冷卻至室溫以除去水中的氧氣，用冷卻后的蒸餾水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I?10%納米T12水溶液，經(jīng)超聲波震蕩1min分散均勻，備用；
[0016]2)取海藻酸鈉和丙烯酰胺溶于步驟I)制備的納米T12水溶液中，所述的海藻酸鈉與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:6，且海藻酸鈉和丙烯酰胺的總含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10?20% ；
[0017]3)將交聯(lián)劑、引發(fā)劑、催化劑加入步驟2)所得的溶液中，所述的交聯(lián)劑、引發(fā)劑、催化劑分別占丙烯酰胺質(zhì)量的0.03?0.09%、0.1?0.2%、0.2?0.3% ;
[0018]4)將步驟3)配制好的溶液轉(zhuǎn)移至玻璃模具中，密封后，置于45?55°C下，保溫反應(yīng)2?6h，即得到成型的水凝膠；
[0019]5)取出玻璃模具內(nèi)成型的水凝膠浸泡在濃度為0.1?IM的CaCl2水溶液中2?6h，取出即為成品。
[0020]在本發(fā)明中海藻酸鈉與Ca2+進(jìn)行離子交聯(lián)形成水凝膠的第一網(wǎng)絡(luò)，丙烯酰胺與N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺聚合交聯(lián)形成水凝膠的第二網(wǎng)絡(luò)，海藻酸鈉的第一網(wǎng)絡(luò)與丙烯酰胺的第二網(wǎng)絡(luò)直接通過海藻酸鈉長(zhǎng)鏈上的羧基與聚丙烯酰胺上的氨基所形成的酰胺基團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)。第一網(wǎng)絡(luò)在較小的形變下提供了主要應(yīng)力，而在較大形變下由第二網(wǎng)絡(luò)提供主要應(yīng)力，此時(shí)第一網(wǎng)絡(luò)作為耗散能量的“犧牲鍵”。
[0021]無機(jī)納米材料作為一種新興的、具備很多優(yōu)良特性的材料，常被應(yīng)用于有機(jī)高分子聚合產(chǎn)品以發(fā)揮無機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)材料的整體性能。本發(fā)明為進(jìn)一步增強(qiáng)海藻酸鈉/聚丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度，本發(fā)明引入具備良好分散性能、高比表面積的納米T12，利用納米顆粒與聚合物鏈之間的物理吸附作用在水凝膠發(fā)生形變時(shí)提供更多的能量耗散。
[0022]本發(fā)明的有益效果:
[0023]1、本發(fā)明利用了納米二氧化鈦粒子對(duì)聚合物網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)作用，二氧化鈦將聚合物鏈吸附在其表面，使水凝膠受到外部壓縮或拉伸的時(shí)候，無機(jī)納米顆粒還能夠起到支撐和分散外力的作用，從而提高水凝膠的力學(xué)強(qiáng)度。
[0024]2、本發(fā)明的制備方法中第一步的整個(gè)過程是在抽真空的錐形瓶中進(jìn)行的，相對(duì)于傳統(tǒng)的氮?dú)獗Ｗo(hù)，這種抽真空的方式不僅能夠防止氧氣進(jìn)入溶液阻礙聚合反應(yīng)的進(jìn)行還能夠?qū)⒖諝馀懦龇磻?yīng)器從而使粘度較高的溶液內(nèi)部不容易產(chǎn)生氣泡。氣泡的存在會(huì)使凝膠固化后的水凝膠存在先天缺陷容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，在較小的外力下即被破壞。因此，本發(fā)明的方法不僅能夠保障反應(yīng)的進(jìn)行而且避免了水凝膠缺陷的產(chǎn)生。
[0025]綜上所述，本發(fā)明制備的高強(qiáng)度雙網(wǎng)絡(luò)納米二氧化鈦復(fù)合水凝膠具有拉伸、壓縮強(qiáng)度大、制備方法更簡(jiǎn)單有效等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1?3所得的水凝膠與傳統(tǒng)水凝膠樣品拉伸實(shí)驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
[0028]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1?3所得的水凝膠與傳統(tǒng)水凝膠樣品壓縮實(shí)驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
[0029]圖注:1 一聚丙烯酰胺，2—Ca2+，3—海藻酸鈉，4一納米T12顆粒，5—實(shí)施例1所得樣品測(cè)試曲線，6—實(shí)施例2所得樣品測(cè)試曲線，7—實(shí)施例3所得樣品測(cè)試曲線，8—傳統(tǒng)水凝膠樣品測(cè)試曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0030]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，以下通過具體的實(shí)施例來說明本申請(qǐng)中高強(qiáng)度雙網(wǎng)絡(luò)納米二氧化鈦復(fù)合水凝膠的制備方法。
[0031]實(shí)施例1
[0032]I)將蒸餾水煮沸密封冷卻至室溫以除去水中的氧氣，用冷卻后的蒸餾水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %納米T12水溶液，所用納米T12粒徑為20?30nm，經(jīng)超聲波震蕩1min分散均勾，備用；
[0033]2)取海藻酸鈉和丙烯酰胺溶于步驟I)制備的納米T12水溶液中，所述的海藻酸鈉與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:6，且海藻酸鈉和丙烯酰胺的總含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% ；
[0034]3)將N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、四甲基乙二胺加入步驟2)所得的溶液中，所述的N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、四甲基乙二胺分別占丙烯酰胺質(zhì)量的0.03%,0.1%,0.2% ；
[0035]4)將步驟3)配制好的溶液轉(zhuǎn)移至玻璃模具中，密封后，置于45°C下，保溫反應(yīng)2h，即為成型的水凝膠；
[0036]5)取出玻璃模具內(nèi)成型的水凝膠浸泡在濃度為0.1M的CaCl2水溶液中2h，取出即為成品。
[0037]本實(shí)施例得到的高強(qiáng)度水凝膠拉伸應(yīng)變可達(dá)2049%，拉伸強(qiáng)度可達(dá)0.242MPa，形變?yōu)?.9時(shí)的壓縮強(qiáng)度可達(dá)1.97MPa。
[0038]實(shí)施例2
[0039]I)將蒸餾水煮沸密封冷卻至室溫以除去水中的氧氣，用冷卻后的蒸餾水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%納米T12水溶液，所用納米T12粒徑為90?10nm,經(jīng)超聲波震蕩1min分散均勻，備用；
[0040]2)取海藻酸鈉和丙烯酰胺溶于步驟I)制備的納米T12水溶液中，所述的海藻酸鈉與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:6，且海藻酸鈉和丙烯酰胺的總含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% ；
[0041]3)將N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、四甲基乙二胺加入步驟2)所得的溶液中，所述的N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、四甲基乙二胺分別占丙烯酰胺質(zhì)量的0.09%,0.2%,0.3% ；
[0042]4)將步驟3)配制好的溶液轉(zhuǎn)移至玻璃模具中，密封后，置于55°C下，保溫反應(yīng)6h，即為成型的水凝膠；
[0043]5)取出玻璃模具內(nèi)成型的水凝膠浸泡在濃度為1.0M的CaCl2水溶液中6h，取出即為成品。
[0044]本實(shí)施例得到的高強(qiáng)度水凝膠拉伸應(yīng)變可達(dá)1708%，拉伸強(qiáng)度可達(dá)0.256MPa，形變?yōu)?.9時(shí)的壓縮強(qiáng)度可達(dá)3.HMPa0
[0045]實(shí)施例3
[0046]I)將蒸餾水煮沸密封冷卻至室溫以除去水中的氧氣，用冷卻后的蒸餾水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%納米T12水溶液，所用納米T12粒徑為40?50nm，經(jīng)超聲波震蕩1min分散均勾，備用；
[0047]2)取海藻酸鈉和丙烯酰胺溶于步驟I)制備的納米T12水溶液中，所述的海藻酸鈉與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:6，且海藻酸鈉和丙烯酰胺的總含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14% ；
[0048]3)將N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、四甲基乙二胺加入步驟2)所得的溶液中，所述的N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、四甲基乙二胺分別占丙烯酰胺質(zhì)量的0.06%,0.17%,0.25% ；
[0049]4)將步驟3)配制好的溶液轉(zhuǎn)移至玻璃模具中，密封后，置于50°C下，保溫反應(yīng)3h，即為成型的水凝膠；
[0050]5)取出玻璃模具內(nèi)成型的水凝膠浸泡在濃度為0.5M的CaCl2水溶液中3h，取出即為成品。
[0051]本實(shí)施例得到的高強(qiáng)度水凝膠拉伸應(yīng)變可達(dá)2099%，拉伸強(qiáng)度可達(dá)0.260MPa，形變?yōu)?.9時(shí)的壓縮強(qiáng)度可達(dá)3.12MPa。
[0052]實(shí)施例4
[0053]I)將蒸餾水煮沸密封冷卻至室溫以除去水中的氧氣，用冷卻后的蒸餾水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%納米T12水溶液，所用納米T12粒徑為50?60nm，經(jīng)超聲波震蕩1min分散均勾，備用；
[0054]2)取海藻酸鈉和丙烯酰胺溶于步驟I)制備的納米T12水溶液中，所述的海藻酸鈉與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:6，且海藻酸鈉和丙烯酰胺的總含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12% ；
[0055]3)將二甲基丙烯酸乙二醇酯、過硫酸鈉、五甲基二亞乙基三胺加入步驟2)所得的溶液中，所述的二甲基丙烯酸乙二醇酯、過硫酸鈉、五甲基二亞乙基三胺分別占丙烯酰胺質(zhì)量的 0.08%,0.13%,0.22% ；
[0056]4)將步驟3)配制好的溶液轉(zhuǎn)移至玻璃模具中，密封后，置于52°C下，保溫反應(yīng)4h，即為成型的水凝膠；
[0057]5)取出玻璃模具內(nèi)成型的水凝膠浸泡在濃度為0.2M的CaCl2水溶液中5h，取出即為成品。
[0058]本實(shí)施例得到的高強(qiáng)度水凝膠拉伸應(yīng)變可達(dá)2005%，拉伸強(qiáng)度可達(dá)0.240MPa，形變?yōu)?.9時(shí)的壓縮強(qiáng)度可達(dá)3.05MPa。
[0059]實(shí)施例5
[0060]I)將蒸餾水煮沸密封冷卻至室溫以除去水中的氧氣，用冷卻后的蒸餾水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%納米T12水溶液，所用納米T12粒徑為30?40nm，經(jīng)超聲波震蕩1min分散均勾，備用；
[0061]2)取海藻酸鈉和丙烯酰胺溶于步驟I)制備的納米T12水溶液中，所述的海藻酸鈉與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:6，且海藻酸鈉和丙烯酰胺的總含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16% ；
[0062]3)將二乙烯基苯、過硫酸鉀、四甲基乙二胺加入步驟2)所得的溶液中，所述的二乙烯基苯、過硫酸鉀、四甲基乙二胺分別占丙烯酰胺質(zhì)量的0.07%,0.18%,0.26% ；
[0063]4)將步驟3)配制好的溶液轉(zhuǎn)移至玻璃模具中，密封后，置于48°C下，保溫反應(yīng)2h，即為成型的水凝膠；
[0064]5)取出玻璃模具內(nèi)成型的水凝膠浸泡在濃度為0.6M的CaCl2水溶液中4h，取出即為成品。
[0065]本實(shí)施例得到的高強(qiáng)度水凝膠拉伸應(yīng)變可達(dá)1995%，拉伸強(qiáng)度可達(dá)0.231MPa，形變?yōu)?.9時(shí)的壓縮強(qiáng)度可達(dá)2.96MPa。
[0066]實(shí)施例6
[0067]I)將蒸餾水煮沸密封冷卻至室溫以除去水中的氧氣，用冷卻后的蒸餾水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%納米T12水溶液，所用納米T12粒徑為60?70nm，經(jīng)超聲波震蕩1min分散均勾，備用；
[0068]2)取海藻酸鈉和丙烯酰胺溶于步驟I)制備的納米T12水溶液中，所述的海藻酸鈉與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:6，且海藻酸鈉和丙烯酰胺的總含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11% ；
[0069]3)將N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、四甲基乙二胺加入步驟2)所得的溶液中，所述的N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、四甲基乙二胺分別占丙烯酰胺質(zhì)量的0.04%,0.12%,0.22% ；
[0070]4)將步驟3)配制好的溶液轉(zhuǎn)移至玻璃模具中，密封后，置于49°C下，保溫反應(yīng)6h，即為成型的水凝膠；
[0071]5)取出玻璃模具內(nèi)成型的水凝膠浸泡在濃度為0.8M的CaCl2水溶液中2h，取出即為成品。
[0072]本實(shí)施例得到的高強(qiáng)度水凝膠拉伸應(yīng)變可達(dá)2050%，拉伸強(qiáng)度可達(dá)0.228MPa，形變?yōu)?.9時(shí)的壓縮強(qiáng)度可達(dá)2.89MPa。
[0073]實(shí)施例7
[0074]I)將蒸餾水煮沸密封冷卻至室溫以除去水中的氧氣，用冷卻后的蒸餾水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%納米T12水溶液，所用納米T12粒徑為50?60nm，經(jīng)超聲波震蕩1min分散均勾，備用；
[0075]2)取海藻酸鈉和丙烯酰胺溶于步驟I)制備的納米T12水溶液中，所述的海藻酸鈉與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:6，且海藻酸鈉和丙烯酰胺的總含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17% ；
[0076]3)將N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、四甲基乙二胺加入步驟2)所得的溶液中，所述的N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、四甲基乙二胺分別占丙烯酰胺質(zhì)量的0.06%,0.17%,0.25% ；
[0077]4)將步驟3)配制好的溶液轉(zhuǎn)移至玻璃模具中，密封后，置于50°C下，保溫反應(yīng)3h，即為成型的水凝膠；
[0078]5)取出玻璃模具內(nèi)成型的水凝膠浸泡在濃度為0.5M的CaCl2水溶液中3h，取出即為成品。
[0079]本實(shí)施例得到的高強(qiáng)度水凝膠拉伸應(yīng)變可達(dá)2080%，拉伸強(qiáng)度可達(dá)0.231MPa，形變?yōu)?.9時(shí)的壓縮強(qiáng)度可達(dá)2.9IMPa0
[0080]實(shí)施例8
[0081]I)將蒸餾水煮沸密封冷卻至室溫以除去水中的氧氣，用冷卻后的蒸餾水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%納米T12水溶液，所用納米T12粒徑為60?70nm，經(jīng)超聲波震蕩1min分散均勾，備用；
[0082]2)取海藻酸鈉和丙烯酰胺溶于步驟I)制備的納米T12水溶液中，所述的海藻酸鈉與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:6，且海藻酸鈉和丙烯酰胺的總含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19% ；
[0083]3)將N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、四甲基乙二胺加入步驟2)所得的溶液中，所述的N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、過硫酸銨、四甲基乙二胺分別占丙烯酰胺質(zhì)量的0.08%,0.18%,0.27% ；
[0084]4)將步驟3)配制好的溶液轉(zhuǎn)移至玻璃模具中，密封后，置于50°C下，保溫反應(yīng)3h，即為成型的水凝膠；
[0085]5)取出玻璃模具內(nèi)成型的水凝膠浸泡在濃度為0.5M的CaCl2水溶液中3h，取出即為成品。
[0086]本實(shí)施例得到的水凝膠拉伸應(yīng)變可達(dá)2110%，拉伸強(qiáng)度可達(dá)0.230MPa,形變?yōu)?.9時(shí)的壓縮強(qiáng)度可達(dá)2.93MPa。
[0087]實(shí)驗(yàn)例
[0088]拉伸測(cè)試:采用萬能材料試驗(yàn)機(jī)(LR10K Plus)對(duì)長(zhǎng)度、寬度、厚度分別為50mm、10mm、3mm的片狀水凝膠樣品進(jìn)行拉伸測(cè)試,標(biāo)距為1mm,拉伸速率為20mm/min。同一種樣品測(cè)試三次，測(cè)試結(jié)果取平均值。實(shí)施例1、2、3中所得樣品以及傳統(tǒng)水凝膠樣品拉伸測(cè)試結(jié)果如圖2所示。
[0089]壓縮測(cè)試:采用萬能材料試驗(yàn)機(jī)(LR10K Plus)對(duì)直徑、高度均為15mm的柱狀水凝膠樣品進(jìn)行壓縮測(cè)試，壓縮形變?yōu)?0%，壓縮速率為3mm/min。同一種樣品測(cè)試三次，測(cè)試結(jié)果取平均值。實(shí)施例1、2、3中所得樣品以及傳統(tǒng)水凝膠樣品壓縮測(cè)試結(jié)果如圖3所示。
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)度雙網(wǎng)絡(luò)納米二氧化鈦復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于:包括天然多糖、聚合物單體、交聯(lián)劑、弓I發(fā)劑、催化劑、納米填料； 所述的天然多糖為海藻酸鈉； 所述的聚合物單體為丙烯酰胺； 所述的交聯(lián)劑選自N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二乙烯基苯； 所述的引發(fā)劑選自過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉； 所述的催化劑選自四甲基乙二胺、五甲基二亞乙基三胺； 所述的納米填料為納米T12,且納米T12的粒徑為20?lOOnm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度雙網(wǎng)絡(luò)納米二氧化鈦復(fù)合水凝膠的制備方法，其特征在于:具體步驟如下:其中步驟2)?3)在真空、持續(xù)攪拌條件下進(jìn)行； 1)將蒸餾水煮沸密封冷卻至室溫以除去水中的氧氣，用冷卻后的蒸餾水配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I?10%納米T12水溶液，經(jīng)超聲波震蕩1min分散均勻，備用； 2)取海藻酸鈉和丙烯酰胺溶于步驟I)制備的納米T12水溶液中，所述的海藻酸鈉與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1:6，且海藻酸鈉和丙烯酰胺的總含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10?20% ； 3)將交聯(lián)劑、引發(fā)劑、催化劑加入步驟2)所得的溶液中，所述的交聯(lián)劑、引發(fā)劑、催化劑分別占丙烯酰胺質(zhì)量的0.03?0.09%、0.I?0.2%、0.2?0.3% ; 4)將步驟3)配制好的溶液轉(zhuǎn)移至玻璃模具中，密封后，置于45?55°C下，保溫反應(yīng)2?6h，即得到成型的水凝膠； 5)取出玻璃模具內(nèi)成型的水凝膠浸泡在濃度為0.1?IM的CaCl2水溶液中2?6h，取出即為成品。
【文檔編號(hào)】C08L51/02GK104311860SQ201410531070
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】孟霞, 翟云鴿 申請(qǐng)人:齊魯工業(yè)大學(xué)