本发明专利技术公开了一种掺杂量子点的聚离子液‑聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶及其制备方法。成分包括聚离子液体和聚丙烯酰胺的互穿网络水凝胶以及量子点；互穿网络水凝胶的成分包括含咪唑的聚离子液、丙烯酰胺单体、交联剂和引发剂，其余为水。预先缩合形成第一凝胶网络，在引发剂和交联剂存在下，加入丙烯酰胺，使其在水溶液中发生共聚交联形成第二网络结构，然后聚合物高分子链贯穿在网络中形成互穿网络水凝胶，最后在量子点水溶液中溶胀形成荧光复合物。本发明专利技术方法操作简单，复合物很好地保持了量子点的荧光性能，量子点在互穿网络水凝胶中分散均匀，无团聚。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及了一种互穿网络水凝胶及其制备方法，尤其是涉及了一种掺杂量子点的聚离子液-聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶及其制备方法，属于纳米复合材料制备
技术介绍
互穿网络凝胶是聚合物网络间通过持久的拓扑交互作用缠绕在一起形成的凝胶。它特有的强迫作用能使两种性能差异很大或具有不同功能的聚合物形成稳定的结合，从而实现组分之间性能的互补。传统水凝胶具有溶胀速率低、凝胶强度比较差等缺点，而制备互穿网络是提高水凝胶强度的最有效方法之一。离子液体具有蒸汽压低、稳定性好、离子导电率高的特点，以咪唑类的离子液体为代表，离子液体的单体及其聚合物在分离分析、均相催化、电化学研究和功能材料等领域得到了广泛研究和应用。而基于离子液体的水凝胶研究甚少。Zhou等通过季铵化交联反应制备了含咪唑、NIPAM的热响应性离子微凝胶网络(Xj.Zhouetc，Macromolecules2015，48，3130-3139)。量子点一般是指半径小于或接近玻尔激子半径的Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族元素组成的半导体纳米晶颗粒，粒径小、易于分散、且具有独特的荧光性能，在微电子、光电材料和生物医学等领域得到广泛应用。基于量子点拥有众多的优异性能，已有研究表明其与聚合物复合制备荧光复合凝胶(Xf，Shietc，ColloidPolymSci2012，290，371–377)具有广阔的前景。而基于离子液互穿网络水凝胶的研究才刚刚起步，制备发射荧光的互穿网络聚合物，为纳米复合水凝胶的研究方向开辟了一条崭新的道路。
技术实现思路
为了拓宽聚离子液基复合物的种类和性能，本专利技术的目的是提供一种掺杂量子点的聚离子液-聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶及其制备方法，并将其与量子点复合，形成具有荧光的纳米复合水凝胶网络。本专利技术采用的技术方案如下：一、一种掺杂量子点的聚离子液-聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶：成分包括聚离子液体和聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶以及量子点。量子点掺杂量占互穿网络水凝胶的质量分数为0.9‰～16.2‰。所述的聚离子液和聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶的成分构成及配比为：质量百分比浓度0.4～1％的含咪唑的聚离子液(PIL)，质量浓度8～12％的水溶性的丙烯酰胺单体，含咪唑的聚离子液与丙烯酰胺单体的质量比为1:10.0～60.0，质量为丙烯酰胺单体1～10％的交联剂，质量为丙烯酰胺单体0.5～10％的引发剂，其余为水。所述的聚离子液-聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶是在引发剂和交联剂存在下，丙烯酰胺单体在水溶液中发生共聚交联形成网络结构，含咪唑的聚离子液的高分子链贯穿在该网络结构中形成互穿网络水凝胶。所述的含咪唑的聚离子液为含咪唑阳离子的聚合物，其成分包括咪唑、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和1,2-二溴乙烷，TMPTA：咪唑：1,2-二溴乙烷的摩尔比为1.0：3.0～6.0：0.5～5.0。优选的，所述的交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述的引发剂为过硫化物或者α-酮戊二酸。热引发时，引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾；光引发时，引发剂为α-酮戊二酸。优选的，所述的量子点采用CdTe，量子点CdTe是以CdCl2作为Cd源，以NaHTe作为Te源，稳定剂为巯基乙酸，在水相中合成得到。通过控制反应时间，分别制备得到发射不同荧光的量子点。获得发射绿色、黄色和橙色量子点的反应时间分别为40min,130min,260min。二、一种掺杂量子点的聚离子液-聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶的制备方法：本专利技术采用分步法制备互穿网络水凝胶，即预先缩合形成第一凝胶网络，再在引发剂和交联剂存在下，加入第二单体丙烯酰胺，使其在水溶液中发生共聚交联形成第二网络结构，则含咪唑阳离子的聚合物高分子链贯穿在网络中形成互穿网络水凝胶。再将聚合物网络在量子点水溶液中溶胀，制备掺杂有量子点的荧光复合物。具体过程如下：(1)咪唑与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯经Michael加成制备三咪唑基化合物作为A3单体，再与作为B2单体的1，2-二溴乙烷季铵化缩合反应，控制反应条件使之发生交联，形成聚离子液作为第一网络；(2)将丙烯酰胺单体溶于水中，配成质量百分比浓度为8～12％的溶液；加入交联剂，交联剂质量为丙烯酰胺单体的1～10％；再加入引发剂，引发剂质量为丙烯酰胺单体的0.5～10％，形成第二网络；(3)向上述步骤得到的水溶液中加入聚离子液网络，使聚离子液网络充分溶胀，然后通过热引发或者光引发形成互穿网络水凝胶。若采用所述热引发，引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾，将溶液在40～60℃条件下聚合5～12h，形成互穿网络水凝胶；若采用所述光引发，引发剂为α-酮戊二酸，将溶液注射在由两块玻璃板及两块玻璃板之间的橡胶片(橡胶片的厚度2mm)构成的反应容器中，紫外引发10～20h，形成互穿网络水凝胶。将所述互穿网络水凝胶在量子点水溶液中溶胀5～10天，再用去离子水浸泡3～5天，除去表面吸附的量子点，形成掺杂量子点的具有荧光的纳米复合水凝胶，即掺杂量子点的聚离子液-聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶。所述的步骤(1)中季铵化缩合反应中，A3单体和B2单体的摩尔比为1.0：0.7～2.0，反应温度为90～120℃，反应时间3h～72h。所述的步骤(1)中季铵化缩合反应中，一般可不加溶剂。为本体聚合或加入少量的溶剂甲苯，溶剂甲苯加入量为A3单体和B2单体总质量的5wt％～10wt％。优选的，所述的量子点采用CdTe，量子点CdTe是以CdCl2作为Cd源，以NaHTe作为Te源，稳定剂为巯基乙酸，在水相中合成得到。通过控制反应时间，分别制备得到发射绿色、黄色、橙色荧光的量子点。获得发射绿色、黄色和橙色量子点的反应时间分别为40min,130min,260min。本专利技术的有益效果是：本专利技术能形成荧光复合水凝胶，其复合物很好地保持了量子点的荧光性能，量子点在互穿网络水凝胶中分散均匀，无团聚。本专利技术方法操作简单，以凝胶作为基质使得量子点均匀分散在其中，并且复合之后，量子点的荧光性能得到很好地保存。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行具体说明，但是本专利技术并不限于此。本专利技术的实施例如下：以下所有实施案例制备CdTe量子点步骤是相同的，步骤如下：(1)NaHTe水溶液的制备在20mL小安瓿瓶中,加入32.0mg(0.25mmol)Te粉和20.0mg(0.5mmol)NaBH4,磁力搅拌下,再加入0.25mL经氩气鼓泡的去离子水。反应30min,黑色Te粉逐本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种掺杂量子点的聚离子液‑聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶，其特征在于：成分包括聚离子液体‑聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶以及量子点。
【技术特征摘要】
1.一种掺杂量子点的聚离子液-聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶，其特征在
于：成分包括聚离子液体-聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶以及量子点。
2.根据权利要求1所述的一种掺杂量子点的聚离子液-聚丙烯酰胺互穿网
络水凝胶，其特征在于：所述的聚离子液-聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶的成分
构成及配比为：质量浓度为0.4～1％的含咪唑的聚离子液，质量浓度8～12％
的水溶性的丙烯酰胺单体溶液，含咪唑的聚离子液与丙烯酰胺单体的质量比
为1:10.0～60.0，质量为丙烯酰胺单体1～10％的交联剂，质量为丙烯酰胺单
体0.5～10％的引发剂，其余为水。
3.根据权利要求2所述的一种掺杂量子点的聚离子液-聚丙烯酰胺互穿网
络水凝胶，其特征在于：所述的含咪唑的聚离子液为含咪唑阳离子的聚合物，
其成分包括咪唑、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和1,2-二溴乙烷，
TMPTA：咪唑：1,2-二溴乙烷的摩尔比为1.0：3.0～6.0：0.5～5.0。
所述的聚离子液-聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶是在引发剂和交联剂存在
下，丙烯酰胺单体在水溶液中发生共聚交联形成网络结构，含咪唑的聚离子
液的高分子链贯穿在该网络结构中形成互穿网络水凝胶。
4.根据权利要求3所述的一种掺杂量子点的聚离子液-聚丙烯酰胺互穿网
络水凝胶，其特征在于：所述的交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，所述的引
发剂为过硫化物或者α-酮戊二酸。
5.一种掺杂量子点的聚离子液-聚丙烯酰胺互穿网络水凝胶的制备方法，
其特征在于步骤如下：
(1)咪唑与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯经Michael加成制备三咪唑基化合
物作为A3单体，再与作为B2单体的1，2-二溴乙烷季铵化缩合反应，控制反
应条件使之发生交联，形成聚离子液作为第一网络；
(2)将丙烯酰胺单体溶于水中，配成质量百分比浓度为8～12％的溶液；
加入交联剂，交联剂质量为丙烯酰胺单体的1～10％；再加入引发剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪旭峰，田娜，沈之荃，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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