一种高强度石墨烯抗菌水凝胶材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度石墨烯抗菌水凝胶材料的制备方法，属于水凝胶材料技术领域，包括如下步骤：将丁苯乳液、氧化石墨烯、丙烯酰胺、丙烯酸与适量去离子水混合均匀，加入交联剂N,N

【技术实现步骤摘要】
一种高强度石墨烯抗菌水凝胶材料的制备方法


[0001]本专利技术属于水凝胶材料
，具体地，涉及一种高强度石墨烯抗菌水凝胶材料的制备方法。

技术介绍

[0002]水凝胶是一种主要由亲水基和疏水基组成的新型亲水性高分子材料，具有三维空间网状结构。该材料以水为分散介质，可由直链或支链水溶性聚合物适当交联而成。水凝胶具有多种特性，例如含水量高、良好的生物相容性以及优良的可设计性等。传统水凝胶聚合物由于分子链密度低、分子链间摩擦力小以及凝胶过程中形成的交联结构不均匀等原因，机械性能较差，限制了水凝胶的使用。
[0003]石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，近些年来，石墨烯作为一种新兴的碳材料备受国内外研究者的关注。石墨烯具有很多优良的性质，如光学、电学、力学特性等，从而被广泛应用于储能、催化、传感器以及吸附领域。现有技术中有采用石墨烯作为水凝胶的原料，如申请号为201410563543.4的中国专利公开了一种抗压型石墨烯水凝胶及其制备方法，采用氧化石墨烯为前驱体，掺杂高电导率的植酸，经水热反应制备成三维石墨烯水凝胶。再如申请号为201210330721.X的中国专利公开了一种氮掺杂石墨烯水凝胶的制备方法，在氧化石墨烯水溶液中滴加有机胺通过水热合成反应，得氮掺杂石墨烯水凝胶。
[0004]但是，现有技术中的石墨烯水凝胶的制备方法对原料要求较高，制备工艺复杂；并且，制备得到的石墨烯水凝胶的三维立体网状结构稳定性不高，限制了其比表面积的进一步提高。

技术实现思路
r/>[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种高强度石墨烯抗菌水凝胶材料的制备方法。
[0006]本专利技术首先以丁苯乳液、氧化石墨烯、丙烯酰胺、丙烯酸为原料制备出片状的水凝胶，做出来的片状水凝胶通过泡入氯化铁溶液(浓度可调，浓度越大交联点越多，力学性能也越好)中进行交联，形成多互穿网络的水凝胶，其中的石墨烯具有抗菌性能，赋予水凝胶以抗菌性。同时，氧化石墨烯表面含有的羧基在泡入氯化铁溶液中也可与铁进行配位，可牢固的锚定于水凝胶基体中，达到长效抗菌的作用。不仅如此，由于石墨烯力学性能优异，也进一步提升了水凝胶的力学性能。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0008]一种高强度石墨烯抗菌水凝胶材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009]第一步、将丁苯乳液、氧化石墨烯、丙烯酰胺、丙烯酸与适量去离子水混合均匀，加入交联剂N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、搅拌使其充分溶解形成均匀溶液，加入适量过硫酸铵混合后将溶液注入模具，在90℃的条件下反应10min，制得片状水凝胶；
[0010]第二步、将片状水凝胶泡入氯化铁溶液中，进行交联(Fe
3+
的配位作用很强，可与体系中的羧酸基团通过配位作用使得体系交联大幅度增加)，待水凝胶颜色整体变黄且分布均匀时取出，最后将制得的水凝胶浸入去离子水中透析24h(每隔8小时换一次水)，除去未反应的单体，经洗涤、干燥，得到石墨烯水凝胶材料。
[0011]进一步地，所述氯化铁溶液的浓度为0.5
‑
0.7mol/L。
[0012]进一步地，丙烯酰胺与丙烯酸的质量比为4
‑
6:1。
[0013]进一步地，以丙烯酰胺为参照，丁苯乳液的加入量为1.5g/2.16g。
[0014]进一步地，以丙烯酰胺为参照，氧化石墨烯的加入量为1.0g/2.16g。
[0015]进一步地，所述N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺的用量为丙烯酰胺质量的0.4％。
[0016]进一步地，所述过硫酸铵的用量为丙烯酰胺质量的1％。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]本专利技术首先以丁苯乳液、氧化石墨烯、丙烯酰胺、丙烯酸为原料制备出片状的水凝胶，做出来的片状水凝胶通过泡入氯化铁溶液(浓度可调，浓度越大交联点越多，力学性能也越好)中进行交联，形成多互穿网络的水凝胶，其中的石墨烯具有抗菌性能，赋予水凝胶以抗菌性。同时，氧化石墨烯表面含有的羧基在泡入氯化铁溶液中也可与铁进行配位，可牢固的锚定于水凝胶基体中，达到长效抗菌的作用。不仅如此，石墨烯力学性能优异，也进一步提升了水凝胶的力学性能，使制得的水凝胶具备极高的应用价值。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]实施例1
[0021]一种高强度石墨烯抗菌水凝胶材料的制备方法，包括如下步骤：
[0022]第一步、将1.5g丁苯乳液、1.0g氧化石墨烯、2.16g丙烯酰胺、0.36g丙烯酸与适量去离子水混合均匀，加入0.0092g交联剂N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、搅拌使其充分溶解形成均匀溶液，加入0.0216g过硫酸铵混合后将溶液注入模具，在90℃的条件下反应10min，制得片状水凝胶；
[0023]第二步、将片状水凝胶泡入浓度为0.5mol/L的氯化铁溶液中，进行交联，待水凝胶颜色整体变黄且分布均匀时取出，最后将制得的水凝胶浸入去离子水中透析24h(每隔8小时换一次水)，除去未反应的单体，经洗涤、干燥，得到石墨烯水凝胶材料。
[0024]实施例2
[0025]一种高强度石墨烯抗菌水凝胶材料的制备方法，包括如下步骤：
[0026]第一步、将1.5g丁苯乳液、1.0g氧化石墨烯、2.16g丙烯酰胺、0.45g丙烯酸与适量去离子水混合均匀，加入0.0092g交联剂N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、搅拌使其充分溶解形成均匀溶液，加入0.0216g过硫酸铵混合后将溶液注入模具，在90℃的条件下反应10min，制得片状水凝胶；
[0027]第二步、将片状水凝胶泡入浓度为0.6mol/L的氯化铁溶液中，进行交联，待水凝胶
颜色整体变黄且分布均匀时取出，最后将制得的水凝胶浸入去离子水中透析24h(每隔8小时换一次水)，除去未反应的单体，经洗涤、干燥，得到石墨烯水凝胶材料。
[0028]实施例3
[0029]一种高强度石墨烯抗菌水凝胶材料的制备方法，包括如下步骤：
[0030]第一步、将1.5g丁苯乳液、1.0g氧化石墨烯、2.16g丙烯酰胺、0.54g丙烯酸与适量去离子水混合均匀，加入0.0092g交联剂N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、搅拌使其充分溶解形成均匀溶液，加入0.0216g过硫酸铵混合后将溶液注入模具，在90℃的条件下反应10min，制得片状水凝胶；
[0031]第二步、将片状水凝胶泡入浓度为0.7mol/L的氯化铁溶液中，进行交联，待水凝胶颜色整体变黄且分布均匀时取出，最后将制得的水凝胶浸入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度石墨烯抗菌水凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步、将丁苯乳液、氧化石墨烯、丙烯酰胺、丙烯酸与适量去离子水混合均匀，加入交联剂N,N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、搅拌使其充分溶解形成均匀溶液，加入适量过硫酸铵混合后将溶液注入模具，在90℃的条件下反应10min，制得片状水凝胶；第二步、将片状水凝胶泡入氯化铁溶液中，进行交联，待水凝胶颜色整体变黄且分布均匀时取出，最后将制得的水凝胶浸入去离子水中透析24h，除去未反应的单体，经洗涤、干燥，得到石墨烯水凝胶材料。2.根据权利要求1所述的一种高强度石墨烯抗菌水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述氯化铁溶液的浓度为0.5
‑
0.7mol/L。3.根据权利要求1所述的一种高强度石墨烯抗菌水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳欢，马洋洋，李伟利，牛文星，张贺新，
申请(专利权)人：平顶山学院，
类型：发明
国别省市：