一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料及其制法制造技术

本发明专利技术涉及水凝胶吸附材料技术领域，且公开了一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料，包括以下配方原料及组分：聚丙烯酸‑聚乳酸嵌段共聚物、磁性羧甲基壳聚糖、丙烯酸、丙烯酰胺、过硫酸钾、N,N‑双亚甲基双丙烯酰胺。该一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料，DL‑丙交酯和丙烯酸羟乙酯进行开环和共聚反应，嵌段共聚物再与聚丙烯酸‑聚乳酸嵌段共聚物发生自由基聚合反应，赋予了材料生物降解功能，磁性羧甲基壳聚糖中的羧基与水凝胶中的氨基和亚氨基发生离子交联，纳米四氧化三铁在化学键的作用下，与水凝胶材料结合紧密，很难发生脱落和相分离，磁性壳聚糖增强了水凝胶材料对甲基橙，以及Cu

【技术实现步骤摘要】
一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料及其制法
本专利技术涉及水凝胶吸附材料
，具体为一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料及其制法。
技术介绍
我国的水资源总量丰富，但是人均占水量只有世界人均的六分之一，是贫水国家之一，然而近年来水污染问题日益严峻，由水污染引起的缺水和事故不断发生，导致使工厂停产和农业减产等事件不断反射，造成了不良的社会影响和较大的经济损失，严重地威胁了社会的可持续发展，威胁了人类的生存，水污染主要来源于未经处理而排放的工业废水、生活污水、农业污水和矿业废水等，污染物主要有酸、碱以及铜、汞、铅重金属离子等无机污染物，以及苯酚类化合物、卤化物和有机染料等污染物，严重污染了水资源和自然环境。目前对于水污染的处理方法主要有物理吸附法、化学中和法和化学沉淀法等，物理吸附材料主要有多孔碳材料、树脂类吸附剂、壳聚糖类吸附剂德国，其中水凝胶是一种亲水性很强的三维多孔网络结构凝胶，具有很高的吸水量和保水性，聚丙烯酸基水凝胶具有丰富的氨基和羧基等基团，可以与Cu2+、Pb2+和Cd2+等重金属发生络合作用，起到良好的吸附效果，并且可以将磁性四氧化三铁与水凝胶材料复合，增强水凝胶吸附材料的磁性吸附能力，并且可以通过外加磁场对吸附材料进行回收，但是通常采用物理共混的方法，使四氧化三铁与水凝胶材料结合，很容易在水体环境中，两者发生相分离，降低了材料的磁性吸附性能，还会造成二次污染，但是聚丙烯酸基水凝胶对甲基橙等有机染料的吸附性能较差，聚丙烯酸基水凝胶属于化学合成水凝胶，其生物降解性很差，废弃时很容易造成环境污染。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料及其制法，解决磁性聚丙烯酸基水凝胶吸附材料中，四氧化三铁与水凝胶材料很容易发生相分离的问题，同时解决了丙烯酸基水凝胶对甲基橙等有机染料的吸附性能很差的问题，并且解决了聚丙烯酸基水凝胶很难被生物降解的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：2-8份聚丙烯酸-聚乳酸嵌段共聚物、4-28份磁性羧甲基壳聚糖、38-45份丙烯酸、30-38份丙烯酰胺、1-3份过硫酸钾、1-2份N,N-双亚甲基双丙烯酰胺。优选的，所述聚丙烯酸-聚乳酸嵌段共聚物制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入三氯甲烷溶剂，DL-丙交酯和丙烯酸羟乙酯，置于恒温油浴锅中加热至85-95℃，搅拌均匀后加入催化剂辛酸亚锡，加热至100-130℃，匀速搅拌反应6-12h，将溶液置于冰水浴中冷却，加入蒸馏水直至有大量沉淀析出，过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到聚丙烯酸-聚乳酸嵌段共聚物。优选的，所述DL-丙交酯、丙烯酸羟乙酯和辛酸亚锡的质量比为1:3-8:0.003-0.008。优选的，所述恒温油浴锅包括锅体、锅体两侧固定连接有滑轨、滑轨与滑轮活动连接，滑轮与遮板固定连接，锅体内部固定连接有保温层，保温层两侧固定连接有加热圈、保温层与底座固定连接，底座上表面设置有油浴锅、保温层的两侧固定连接有固定块、固定块与调节器活动连接，调节器活动连接有调节杆、调节杆与转动球活动连接，转动球活动连接有转动杆，转动杆与固定夹活动连接。优选的，所述磁性羧甲基壳聚糖制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂，氯化铁和氯化亚铁，物质的量比为2:1，搅拌溶解后缓慢滴加加入氢氧化钠，置于恒温油浴锅中，加热至75-95℃，匀速搅拌反应2-4h，将溶液冷却至室温过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到羟基化纳米四氧化三铁。(2)向反应瓶中加入蒸馏水、磷酸和氯化钠配置成缓冲溶液，加入羟基化纳米四氧化三铁并超声分散均匀，再加入缩合剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、催化剂4-二甲氨基吡啶和羧甲基壳聚糖，在15-25℃下，匀速搅拌反应1-3h，过滤除去溶剂，使用使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到纳米四氧化三铁接枝的磁性羧甲基壳聚糖。优选的，所述氢氧化钠物质的量浓度为1-1.5mol/L。优选的，所述缓冲溶液中醋酸物质的量浓度为0.002-0.004mol/L，氯化钠物质的量浓度为0.08-0.12mol/L，羟基化纳米四氧化三铁、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶和羧甲基壳聚糖的质量比为1:0.1-0.15:0.04-0.08:1.2-1.8。优选的，所述磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料制备方法包括以下步骤：(1)向反应瓶中加入蒸馏水和38-45份丙烯酸，加入氢氧化钠调节溶液pH至中性，再加入7-28份磁性羧甲基壳聚糖，2-5份聚丙烯酸-聚乳酸嵌段共聚物和30-38份丙烯酰胺，搅拌均匀后加入1-3份过硫酸钾作为引发剂，1-2份N,N-双亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，置于恒温油浴锅中，加热至60-80℃，匀速搅拌反应10-20h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，制备得到磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料，通过在高浓度氢氧化钠溶液体系中，发生共沉淀反应，得到表面羟基修饰的纳米四氧化三铁，再以1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐为缩合剂、4-二甲氨基吡啶催化剂，纳米四氧化三铁表面的大量的羟基，和羧甲基壳聚糖中部分羧基进行酯化反应，得到化学交联型四氧化三铁接枝的磁性羧甲基壳聚糖，再以DL-丙交酯和丙烯酸羟乙酯进行开环和共聚反应，得到聚丙烯酸-聚乳酸嵌段共聚物，过硫酸钾为引发剂，N,N-双亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，使丙烯酸和丙烯酰胺，与聚丙烯酸-聚乳酸嵌段共聚物中的烯基基团发生自由基聚合反应，将聚乳酸分子引入到丙烯酸基水凝胶分子链中，当生物降解性能优异聚乳酸分子进行生物降解时，会破坏水凝胶的分子链，使材料基体分解，起到了生物降解的效果。该一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料，磁性羧甲基壳聚糖中的羧基与交联剂N,N-双亚甲基双丙烯酰胺中的亚氨基和丙烯酰胺中的氨基发生离子交联，使磁性壳聚糖通过离子键接枝聚丙烯酸基水凝胶，纳米四氧化三铁在化学键的作用下，与水凝胶材料结合紧密，很难发生脱落和相分离，从而增强了水凝胶材料的磁性吸附性能，并且磁性壳聚糖中大量的羟基和氨基可以增强了水凝胶材料对甲基橙等有机染料，以及Cu2+、Cd2+等重金属离子的吸附性能。附图说明图1是锅体正面示意图；图2是遮板调节正面示意图；图3是调节杆放大正面示意图；图4是调节杆调节正面示意图。1、锅体；2、滑轨；3、滑轮；4、遮板；5、保温层；6、加热圈；7、底座；8、油浴锅；9、固定块；10、调节器、11、调节杆；12、转动球、13、转动杆；14、固定夹。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：2-8份聚丙烯酸-聚乳酸嵌段共聚物、4-28份磁性羧甲基壳聚糖、38-45份丙烯酸、30-38份丙烯酰胺、1-3份过硫酸钾、1-2份N,N-双亚甲基双丙烯酰胺。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分，其特征在于：2-8份聚丙烯酸-聚乳酸嵌段共聚物、4-28份磁性羧甲基壳聚糖、38-45份丙烯酸、30-38份丙烯酰胺、1-3份过硫酸钾、1-2份N,N-双亚甲基双丙烯酰胺。


2.根据权利要求1所述的一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述聚丙烯酸-聚乳酸嵌段共聚物制备方法包括以下步骤：
(1)向三氯甲烷溶剂中加入DL-丙交酯和丙烯酸羟乙酯，置于恒温油浴锅中加热至85-95℃，加入催化剂辛酸亚锡，加热至100-130℃，反应6-12h，过滤、洗涤并干燥，制备得到聚丙烯酸-聚乳酸嵌段共聚物。


3.根据权利要求2所述的一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述DL-丙交酯、丙烯酸羟乙酯和辛酸亚锡的质量比为1:3-8:0.003-0.008。


4.根据权利要求2所述的一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述恒温油浴锅包括锅体、锅体两侧固定连接有滑轨、滑轨与滑轮活动连接，滑轮与遮板固定连接，锅体内部固定连接有保温层，保温层两侧固定连接有加热圈、保温层与底座固定连接，底座上表面设置有油浴锅、保温层的两侧固定连接有固定块、固定块与调节器活动连接，调节器活动连接有调节杆、调节杆与转动球活动连接，转动球活动连接有转动杆，转动杆与固定夹活动连接。


5.根据权利要求1所述的一种磁性可降解丙烯酸基水凝胶吸附材料，其特征在于：所述磁性羧甲基壳聚糖制备方法包括以下步骤：
(1)向蒸馏水溶剂中加入氯化铁和氯化亚铁，物质的量比为2:1，缓慢滴加氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏包煜，
申请(专利权)人：夏包煜，
类型：发明
国别省市：浙江;33