一種木素磺酸鹽磁性水凝膠的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁性水凝膠的制備方法，特別涉及一種超聲輔助合成磁性改性木質(zhì)素磺酸鹽接枝丙烯酸基水凝膠的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水凝膠是一種新型高分子材料，發(fā)展始于20世紀(jì)60年代。70年代后，SAP的開放工作取得巨大進(jìn)展，部分產(chǎn)品性能優(yōu)良，可吸收達(dá)自重?cái)?shù)百倍乃至上千倍的水分，并且在一定的壓力和溫度下還能使內(nèi)部水分得以保持，具有優(yōu)良的耐候性和保液性。水凝膠現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥衛(wèi)生，農(nóng)林園藝，建筑材料，工業(yè)，人工智能等方面。
[0003]丙烯酸系水凝膠原料易于獲得，性能優(yōu)良，反應(yīng)活性高，因此在合成原料方面的各類改進(jìn)研究就更為廣泛，主要是丙烯酸與纖維素、各類淀粉、礦物等進(jìn)行接枝、共聚改性。利用淀粉、纖維素與丙烯酸共聚，原因是淀粉、纖維素，來源廣泛且便宜，并且生物降解性較好。主要的淀粉有木薯粉、面粉、玉米粉、魔芋粉等;纖維素則可以從紙漿纖維、殼聚糖等中提取。較大的比表面積是礦物粉體的共同特征，且有許多羥基存在于其表面，與丙烯酸聚合物結(jié)合成鍵十分合適，離子交換性、膨脹性、耐高溫性和較低的收縮率等特性都具備的礦物可以加以利用，用共聚改性來和丙烯酸進(jìn)行反應(yīng)，這樣各項(xiàng)性能好、成本低的丙烯酸系復(fù)合凝膠就能制備出來。為了提高凝膠的強(qiáng)度和性能，減少未聚合單體的危害，丙烯酸及其鹽還可以與如聚乙烯醇、丙烯酰胺等接枝共聚合成水凝膠。
[0004]磁性凝膠在靶向給藥方面的應(yīng)用較廣泛，近年來其發(fā)展也比較迅速。磁性水凝膠是一類具有磁響應(yīng)性的智能水凝膠，一般由聚合物基質(zhì)和磁性組分構(gòu)成，而磁性組分多為具有磁性的無機(jī)粒子，如Fe3O4等金屬氧化物以及CoFe2O4等鐵酸鹽類化合物。因?yàn)榘肜w維素和磁性凝膠均有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，所以半纖維素基磁性水凝膠在酶的固定、生物分離、藥物控制釋放和傳感器等方面有許多潛在的用途。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是采用丙烯酸和丙烯酰胺為主要原料，通過改變磁球以及木質(zhì)素磺酸鈉的添加量，超聲輔助法合成磁性改性木質(zhì)素磺酸鹽接枝丙烯酸基水凝膠，工藝簡單，原料易于得到，成本低廉，污染較少，省時(shí)省力，方便快捷，并且能夠二次利用造紙廢棄物，減小環(huán)境壓力，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
(1)室溫下取磁球于密封容器中，加入蒸餾水后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下的超聲分散，每間隔1min用手搖動Imin直到磁球均勾分散;得磁球溶液，備用；
(2)稱取木質(zhì)素磺酸鈉，完全溶于蒸餾水中，得木質(zhì)素磺酸鈉溶液，備用；
(3)將氫氧化鈉加入蒸餾水中，攪拌下使其完全溶解，冷卻到室溫;在冰水浴下，將丙烯酸逐滴加入氫氧化鈉溶液中，并且不斷攪拌，待反應(yīng)完全后，加入交聯(lián)劑攪拌至其完全溶解，然后再加入丙烯酰胺攪拌至其完全溶解;得溶液A; (4)將步驟(I)所得的磁球溶液和步驟(2)所得木質(zhì)素磺酸鈉溶液加入到步驟(3)所得溶液A中，攪拌使其均勻分散，加入引發(fā)劑，攪拌使其完全溶解，得溶液B，密封后通氮?dú)獗Ｗo(hù)；
(5)將溶液B置于超聲環(huán)境中，控制水溫在40-50°C，氮?dú)獗Ｗo(hù)下直至其反應(yīng)完全；
(6)將合成的凝膠切成規(guī)格為0.3*0.3*0.3mm的小塊，用無水乙醇浸泡洗滌2h，重復(fù)3_4
次，真空干燥后密封保存。
[0007]進(jìn)一步地，步驟(I)中，所述的磁球?yàn)樗难趸F納米磁球，所述磁球粒徑為10nm0
[0008]進(jìn)一步地，步驟(2)中，所述的木質(zhì)素磺酸鹽為木質(zhì)素磺酸鈉，所述木質(zhì)素磺酸鈉溶液中木質(zhì)素磺酸鈉的濃度為0.02?0.1 g/mL。
[0009]進(jìn)一步地，步驟(3)中，氫氧化鈉溶于蒸餾水中的濃度為0.2?0.4g/mLo
[0010]進(jìn)一步地，步驟(3)中，所述的交聯(lián)劑為N，N’_亞甲基雙丙烯酰胺;步驟(4)中，所述的的引發(fā)劑為過硫酸銨。
[0011]所述磁球:木質(zhì)素磺酸鈉、氫氧化鈉、丙烯酸、交聯(lián)劑、丙烯酰胺、引發(fā)劑的用量比為0.05_0.5g:0.1-0.5g:l_2g:5mL:0.01-0.03g:0.1-0.7g:0.05-0.2g。
[0012]步驟(6)中，所述真空干燥的溫度為60?80°C。
[0013]本發(fā)明所利用的納米四氧化三鐵微球的合成方法為:
室溫下取0.008moU^Fe(Cl )3.6H20和0.04mol 的NaAc.3H20，分別溶解在35mL的乙二醇中，混合后再加入0.5g木質(zhì)素磺酸鈉，攪拌溶解，再磁力攪拌20分鐘使之均勻分散;將上述溶液移入高壓釜中，在220°C溫度下反應(yīng)8h，冷卻至室溫;將所得沉淀混合物離心分離，沉淀用去離子水清洗3遍，再用無水乙醇清洗3遍，離心分離;將分離后的固體放入真空干燥箱中干燥12h，所述真空干燥箱的溫度設(shè)定為60°C。
[0014]本實(shí)驗(yàn)所用的試劑皆為分析純，均為市售。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明以丙烯酸為單體，通過調(diào)節(jié)磁球、交聯(lián)劑和引發(fā)劑的量以及單體的質(zhì)量比，利用超聲輔助法制備磁性改性水凝膠。其操作條件易于控制，設(shè)備簡單，制備成本低，所制產(chǎn)物溶脹性能好，形貌較好，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。并且能減小環(huán)境負(fù)擔(dān)，充分利用有限資源。
【附圖說明】
[0016]圖1為真空干燥的木質(zhì)素磺酸鈉磁性水凝膠樣品的表面掃描電鏡圖；
圖2為真空干燥的木質(zhì)素磺酸鈉磁性水凝膠樣品的橫斷面掃描電鏡圖，其中球狀顆粒物為四氧化三鐵在凝膠內(nèi)部形成的球體圖；
圖3為真空干燥的木質(zhì)素磺酸鈉磁性水凝膠樣品的表面局部放大圖；
圖4為真空干燥的木質(zhì)素磺酸鈉磁性水凝膠樣品的橫斷面局部放大圖。
[0017]具體實(shí)施方法
下面結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0018]實(shí)施例1
室溫下取0.05g粒徑為10nm左右的磁球置于密封容器中，加入5-10mL蒸餾水后在通氮?dú)獗Ｗo(hù)下超聲至其均勻分散，稱取0.1g木質(zhì)素磺酸鈉完全溶于5mL蒸餾水中，準(zhǔn)確稱取1.8942g氫氧化鈉溶解于含有5mL蒸餾水的潔凈小燒杯中，然后在冰水浴下準(zhǔn)確量取5mL丙烯酸，邊滴邊攪拌逐滴加入氫氧化鈉溶液中，待反應(yīng)完全后稱取0.0l 16g交聯(lián)劑和0.7000g丙烯酰胺加入其中，攪拌直至其完全溶解，將含有均勻分散的磁球溶液加入到上述溶液中，攪拌使其均勻分散，稱取0.145g引發(fā)劑，加入溶液中，攪拌使其完全溶解，將上述溶液置于超聲環(huán)境中，控制水溫在43°C，氮?dú)獗Ｗo(hù)下直至其反應(yīng)完全。將合成的凝膠切成規(guī)格為0.3*0.3*0.3mm的小塊，用無水乙醇浸泡洗滌2h，重復(fù)3_4次，真空干燥后密封保存。
[0019]實(shí)施例2
室溫下取0.1g粒徑為10nm左右的磁球置于密封容器中，加入5-10mL蒸餾水后在通氮?dú)獗Ｗo(hù)下超聲至其均勻分散，稱取0.2g木質(zhì)素磺酸鈉完全溶于5mL蒸餾水中，準(zhǔn)確稱取1.6028g氫氧化鈉溶解于含有5mL蒸餾水的潔凈小燒杯中，然后在冰水浴下準(zhǔn)確量取5mL