[发明专利]自愈合小分子凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于氮氧化合物技术领域，具体涉及到小分子凝胶。

背景技术

近年来，以小分子有机化合物作为胶凝剂形成的超分子凝胶备受研究者们关注。此类凝胶主要是指小分子有机胶凝剂（LMOGs）通过氢键、π-π堆积、范德华力、静电、配位、以及偶极等分子间弱相互作用形成三维网络结构，将溶剂固定于其中所形成的一种介于固体与液体之间的物质形态。也就是说，小分子凝胶实质上是一类物理凝胶。正是由于这些弱相互作用，决定了小分子凝胶往往具有优于化学凝胶和聚合物凝胶的优异性能，例如对光、电、主客体、氧化/还原、剪切作用等的刺激响应性，因此，小分子凝胶被广泛应用于传感、药物缓释、分子器件、先进材料制备等领域。但也正是由于这些弱相互作用，导致了小分子凝胶的稳定性（如机械强度）远不如化学凝胶，例如凝胶的三维网络结构容易被破坏，机械强度普遍不高等，这些缺点都严重限制了小分子凝胶在现实生活中的应用。

此外，基于现代社会对环境和能源的要求日益提高，具有自修复或自愈合能力的材料受到研究者们强烈关注。此类材料在受到外界破坏后，可通过某种作用恢复其性能，此类材料将被广泛应用于建筑材料、涂层材料、人造生物组织、药物缓释、生物传感器等领域。然而，具有自愈合能力的物理凝胶至今比较少见，基于以上情况，当今对高强度自愈合物理凝胶的研究还远远不能满足社会的需求。因此，制备一类具有自修复或自愈合能力的高强度小分子凝胶是该领域急需解决的一大挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述技术的缺点，提供一种操作简便、反应条件温和、方法简单、强度高的自愈合小分子凝胶的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是由下述步骤组成：

1、合成式Ⅰ化合物

在流速为0.6～0.8mL/s的氩气条件下，向二胺与二氯甲烷的质量比为1：20～50的混合物中滴加浓度为0.06mol/L的胆固醇氯甲酸酯二氯甲烷溶液，胆固醇氯甲酸酯与二胺的摩尔比为1：2～20，过滤、洗涤、干燥，制备成式Ⅰ化合物，其反应方程式如下：

式中n的取值为2或3或4或6。

2、合成式Ⅱ化合物

将4-氯-7-硝基苯并-2-氧杂-1,3-二唑（NBD-Cl）与式Ⅰ化合物加入到四氢呋喃中，4-氯-7-硝基苯并-2-氧杂-1,3-二唑与式Ⅰ化合物、四氢呋喃的摩尔比为1：1～2：50～100，氩气保护下室温搅拌反应5～8小时，反应结束后蒸干溶剂，将反应生成物加入到56℃丙酮中至完全溶解，滴加正己烷，正己烷与丙酮的体积比为1：10，冷却至室温，沉淀析出，抽滤，滤饼真空干燥，得到式Ⅱ所示的化合物，其反应方程式如下：

3、制备自愈合小分子凝胶

将式Ⅱ化合物溶于吡啶，加热至80℃使其完全溶解，冷却至室温，再加入甲醇，吡啶与甲醇的体积比为1：0.67～2.3，式Ⅱ化合物相对于吡啶和甲醇总体积的质量体积浓度为1.0%～5.0%，加热至60℃使其完全溶解，冷却至室温，密封保存，制备成自愈合小分子凝胶。

在本发明的制备自愈合小分子凝胶的步骤3中，将式Ⅱ化合物溶于吡啶，加热至80℃使其完全溶解，冷却至室温，再加入甲醇，吡啶与甲醇的最佳体积比为1：1.5，式Ⅱ化合物相对于吡啶和甲醇总体积的最佳质量体积浓度为2.5%，加热至60℃使其完全溶解，冷却至室温，密封保存，制备成自愈合小分子有机凝胶。

在本发明的制备自愈合小分子有机凝胶步骤中，采用了吡啶与甲醇不同的体积比，式Ⅱ化合物相对于吡啶和甲醇总体积的不同的质量体积浓度，所制备的自愈合小分子凝胶经测试，机械强度高，自愈合性能好，可作为抗震材料、建筑材料，也可作为有机溶剂的运输载体。

附图说明

图1是吡啶与甲醇的体积比为1：1.5，式Ⅱ化合物相对于吡啶和甲醇总体积的质量体积浓度为1.0%制备的自愈合小分子凝胶的扫描电镜照片。

图2是吡啶与甲醇的体积比为1：1.5，式Ⅱ化合物相对于吡啶和甲醇总体积的质量体积浓度为2.0%制备的自愈合小分子凝胶的扫描电镜照片。

图3是吡啶与甲醇的体积比为1：1.5，式Ⅱ化合物相对于吡啶和甲醇总体积的质量体积浓度为2.5%制备的自愈合小分子凝胶的扫描电镜照片。

图4是吡啶与甲醇的体积比为1：1.5，式Ⅱ化合物相对于吡啶和甲醇总体积的质量体积浓度为5.0%制备的自愈合小分子凝胶的扫描电镜照片。