一种磁性水凝胶的制备方法技术

本发明专利技术属于水凝胶技术领域，具体涉及一种磁性水凝胶的制备方法。本发明专利技术在制备过程中，通过以氧化钙作为原料，首先将其与纳米二氧化钛进行进行加热处理，再利用二氧化碳的作用，形成纳米碳酸钙，同时在助剂的作用下，使纳米碳酸钙与纳米二氧化钛继续结合，在聚乙烯吡咯烷酮增加分散性能，随后将其与氯化铁及氯化亚铁进行混合，在形成磁性颗粒的同时均匀分布在混合颗粒表面，并且通过导向剂改善晶型，最后通过形成聚丙烯酰胺进行包裹，利用颗粒表面的基团可以很好的与聚丙烯酰胺进行结合，而且利用纳米碳酸钙结合纳米二氧化钛的作用，可以很好的形成空隙，以便负载磁性颗粒，同时利用纳米物质的形成，可以有效的增加水凝胶的力学性能及磁学性能。

Preparation of a magnetic hydrogel

【技术实现步骤摘要】
一种磁性水凝胶的制备方法
本专利技术属于水凝胶
，具体涉及一种磁性水凝胶的制备方法。
技术介绍
磁性水凝胶在磁场作用下可以表现出伸长、收缩或弯曲等多种形变，但凝胶的网络结构不会损坏，磁性凝胶以其独特的柔韧性和渗透性在靶向药物释放、细胞分离与标记、蛋白质吸附和分离等方面有着广泛的应用。以天然高分子为原料合成的智能型水凝胶因良好的生物相容性和对外界刺激的敏感性，在化学转换器、化学存储器、记忆原件开关、传感器、人造肌肉、酶固定、组织工程、药物释放、分子分离体系方面都有着良好的应用前景，与普通水凝胶相比，天然高分子水凝胶越来越受到研究人员的重视。Fe3O4由于其具有的良好的磁性及生物相容性，通常被作为磁性组分而应用于磁性高分子水凝胶材料中。目前，Fe3O4磁性高分子水凝胶材料的合成方法可分为两类，其中最常用的是包埋法，即将事先合成好的磁性颗粒通过物理共混的方法分散到高分子凝胶单体溶液中，然后通过高分子交联反应形成磁性水凝胶，但是该方法存在由于磁性纳米粒子在形成凝胶过程中易发生团聚和沉淀而引起磁性分布不均的问题。另一种为原位合成法，即将制备好的高分子水凝胶材料浸泡于磁性材料前驱体溶液中，然后通过下一步化学反应在水凝胶材料中原位形成无机磁性纳米粒子，该方法虽对磁性分布不均匀的情况有所改善，但在由于在高分子水凝胶中原位合成磁性颗粒，较难控制其尺寸及形貌从而难于得到Fe3O4磁性颗粒分布均匀的磁性高分子水凝胶，进而导致其力学性能及磁学性能降低的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前磁性水凝胶力学性能及磁学性能差的问题，本专利技术提供了一种磁性水凝胶的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：一种磁性水凝胶的制备方法，该制备方法包括如下步骤：（1）将氧化钙、水及添加剂按质量比4～7：20：1～3放入反应器中，混合均匀，搅拌加热，冷却，从反应器底部以100～120mL/min通入二氧化碳，在20～23℃进行反应；（2）在反应结束后，静置，向反应器中加入氧化钙质量10～15％的助剂，加入氨水调节pH至8.0～8.5，在60～65℃下进行搅拌混合，趁热出料，喷雾干燥，球磨，收集球磨粉末；（3）将球磨粉末、氯化铁及氯化亚铁按质量比1：8～10：3～5进行碾磨，收集碾磨物，将碾磨物与混合溶剂按质量比4:9～11进行超声震荡，再加入碾磨物质量1～3％的导向剂，静置，过滤，洗涤，干燥，得磁性颗粒；（4）按重量份数计，取150～180份混合溶剂、30～40份丙烯酰胺、20～30份丙烯酸钠、14～16份磁性颗粒、10～13份聚丙烯酸、3～8份引发剂、2～5份辅助剂，首先将混合溶剂、丙烯酰胺、磁性颗粒放入反应釜中，氮气保护，再加入引发剂及辅助剂，升温反应，再加入聚丙烯酸及丙烯酸钠，继续搅拌，出料，收集出料物，即得磁性水凝胶。所述步骤（1）中添加剂的制备方法为：A.将复合钛混合物与无水乙醇按质量比1:3～5进行超声震荡，再加入复合钛混合物质量2～4％的抑制剂，搅拌混合，收集搅拌混合物，将搅拌混合物与盐酸溶液按质量比3:3～5混合均匀，静置；B.在静置结束后，加入复合钛混合物质量10～15％的复合聚合物、复合钛混合物质量3～5％的十二烷基硫酸钠及复合钛混合物质量2％的碳酸氢铵混合均匀，搅拌，喷雾干燥，收集干燥物，将干燥物在400～450℃下煅烧，收集煅烧物，粉碎，过筛，收集过筛颗粒，即得添加剂。所述步骤A中复合钛混合物的配置为将钛酸四丁酯、氯化钛按质量比4:1～3混合而成。所述步骤A中抑制剂为二乙醇胺、甲基乙醇胺中的任意一种。所述步骤B中复合聚合物为将聚乙二醇、聚苯乙烯微球按质量比3～5:4～9混合而成。所述步骤（2）中助剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮按质量比2～4：5混合而成。所述步骤（3）中导向剂为蔗糖、六偏磷酸钠按质量比1：5～7混合而成。所述步骤（4）中混合溶剂为乙醇溶液、氨水溶液按质量比9～12：2～4混合而成。所述步骤（4）中引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾中的任意一种。所述步骤（4）中辅助剂为二乙胺、N,N-亚甲基丙烯酰胺按质量比4：8～11混合而成。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以将钛酸四丁酯、氯化钛作为混合钛源，将其与乙醇溶液混合均匀分散，同时使用抑制剂有效避免了混合钛源在混合过程分解，随后再将其与盐酸溶液等进行混合，进行水解，并且再与复合聚合物进行混合，通过聚乙二醇的作用形成二氧化钛凝胶，并且内部包裹聚苯乙烯，并且以十二烷基硫酸钠作为介质，形成了二氧化钛富集在聚苯乙烯微球上的包裹结构，最后通过煅烧去除聚苯乙烯，并且其中的碳酸氢铵起到造孔作用，形成了多孔隙微球状的纳米二氧化钛；（2）本专利技术在制备过程中，通过以氧化钙作为原料，首先将其与纳米二氧化钛进行进行加热处理，再利用二氧化碳的作用，形成纳米碳酸钙，同时在助剂的作用下，通过其中γ-氨丙基三乙氧基硅烷的水解，形成的基团使纳米碳酸钙与纳米二氧化钛继续结合，同时在聚乙烯吡咯烷酮增加分散性能，随后将其与氯化铁及氯化亚铁进行混合，在形成磁性颗粒的同时均匀分布在混合颗粒表面，并且通过导向剂改善晶型，最后通过形成聚丙烯酰胺进行包裹，在合成过程中，由于改性的磁性颗粒具有良好的分散性能，可以很好的分散，并且利用颗粒表面的基团可以很好的与聚丙烯酰胺进行结合，而且利用纳米碳酸钙对多孔隙微球状的二氧化钛空隙中的沉积，有效增加孔隙中的类似网状结构，以便负载磁性颗粒，同时利用纳米物质的形成，可以有效的增加水凝胶的力学性能及磁学性能。具体实施方式复合钛混合物的配置为将钛酸四丁酯、氯化钛按质量比4:1～3混合而成。抑制剂为二乙醇胺、甲基乙醇胺中的任意一种。复合聚合物为将聚乙二醇、聚苯乙烯微球按质量比3～5:4～9混合而成。添加剂的制备方法为：A.将复合钛混合物与无水乙醇按质量比1:3～5进行超声震荡15min，再加入复合钛混合物质量2～4％的抑制剂，搅拌混合30min，收集搅拌混合物，将搅拌混合物与0.8mol/L盐酸溶液按质量比3:3～5混合均匀，静置3h；B.在静置结束后，加入复合钛混合物质量10～15％的复合聚合物、复合钛混合物质量3～5％的十二烷基硫酸钠及复合钛混合物质量2％的碳酸氢铵混合均匀，以600r/min搅拌2h，喷雾干燥，收集干燥物，将干燥物在400～450℃下煅烧2h，收集煅烧物，粉碎，过500目筛，收集过筛颗粒，即得添加剂。助剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙烯吡咯烷酮按质量比2～4：5混合而成。导向剂为蔗糖、六偏磷酸钠按质量比1：5～7混合而成。混合溶剂为乙醇溶液、氨水溶液按质量比9～12：2～4混合而成。引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾中的任意一种。辅助剂为二乙胺、N,N-亚甲基丙烯酰胺按质量比4：8～11混合而成。一种磁性水凝胶的制备方法，该制备方法包括如下步骤：（1）将氧化钙、水及添加剂按质量比4～7：20：1～3放入反应器中，混合均匀，搅拌，在70℃加热2h，冷却至室温，从反应器底部以100～120mL/min通入二氧化碳，在20～23℃进行反应2～5h；（2）在反应结束后，静置1h，向反应器中加入氧化钙质量10～15％的助剂，加入氨水调节pH至8.0～8.5，在60～65℃下进行搅拌混合4h，趁热出料，喷雾干本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性水凝胶的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：（1）将氧化钙、水及添加剂按质量比4～7：20：1～3放入反应器中，混合均匀，搅拌加热，冷却，从反应器底部以100～120mL/min通入二氧化碳，在20～23℃进行反应；（2）在反应结束后，静置，向反应器中加入氧化钙质量10～15％的助剂，加入氨水调节pH至8.0～8.5，在60～65℃下进行搅拌混合，趁热出料，喷雾干燥，球磨，收集球磨粉末；（3）将球磨粉末、氯化铁及氯化亚铁按质量比1：8～10：3～5进行碾磨，收集碾磨物，将碾磨物与混合溶剂按质量比4:9～11进行超声震荡，再加入碾磨物质量1～3％的导向剂，静置，过滤，洗涤，干燥，得磁性颗粒；（4）按重量份数计，取150～180份混合溶剂、30～40份丙烯酰胺、20～30份丙烯酸钠、14～16份磁性颗粒、10～13份聚丙烯酸、3～8份引发剂、2～5份辅助剂，首先将混合溶剂、丙烯酰胺、磁性颗粒放入反应釜中，氮气保护，再加入引发剂及辅助剂，升温反应，再加入聚丙烯酸及丙烯酸钠，继续搅拌，出料，收集出料物，即得磁性水凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种磁性水凝胶的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：（1）将氧化钙、水及添加剂按质量比4～7：20：1～3放入反应器中，混合均匀，搅拌加热，冷却，从反应器底部以100～120mL/min通入二氧化碳，在20～23℃进行反应；（2）在反应结束后，静置，向反应器中加入氧化钙质量10～15％的助剂，加入氨水调节pH至8.0～8.5，在60～65℃下进行搅拌混合，趁热出料，喷雾干燥，球磨，收集球磨粉末；（3）将球磨粉末、氯化铁及氯化亚铁按质量比1：8～10：3～5进行碾磨，收集碾磨物，将碾磨物与混合溶剂按质量比4:9～11进行超声震荡，再加入碾磨物质量1～3％的导向剂，静置，过滤，洗涤，干燥，得磁性颗粒；（4）按重量份数计，取150～180份混合溶剂、30～40份丙烯酰胺、20～30份丙烯酸钠、14～16份磁性颗粒、10～13份聚丙烯酸、3～8份引发剂、2～5份辅助剂，首先将混合溶剂、丙烯酰胺、磁性颗粒放入反应釜中，氮气保护，再加入引发剂及辅助剂，升温反应，再加入聚丙烯酸及丙烯酸钠，继续搅拌，出料，收集出料物，即得磁性水凝胶。2.根据权利要求1所述磁性水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中添加剂的制备方法为：A.将复合钛混合物与无水乙醇按质量比1:3～5进行超声震荡，再加入复合钛混合物质量2～4％的抑制剂，搅拌混合，收集搅拌混合物，将搅拌混合物与盐酸溶液按质量比3:3～5混合均匀，静置；B.在静置结束后，加入复合钛混合物质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙升，
申请(专利权)人：龙升，
类型：发明
国别省市：湖南,43