[发明专利]一种用于磁控定点加热源的磁性复合水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于磁控定点加热源的磁性复合水凝胶及其制备方法与应用。该方法的步骤为：微波法改性木聚糖制备羧甲基木聚糖，用去离子水溶解得羧甲基木聚糖溶液，再加入N‑异丙基丙烯酰胺和交联剂，混合均匀后，再加入引发剂，通N₂，加入交联促进剂，交联，用去离子水洗涤润胀水凝胶至平衡；将FeCl₃·6H₂O与FeSO₄·7H₂O溶于NaCl溶液中，将羧甲基木聚糖水凝胶放入混合溶液中，通N₂；取出变成黄色的水凝胶，将其浸入NH₃·H₂O中，通N₂，得到黑色的水凝胶，洗涤，液氮冷冻干燥，得磁性复合水凝胶。本发明制备方法工艺易操作，具有环境友好性；所得水凝胶具有良好的磁敏感性和光热性能，可用作磁控定点加热源。

技术领域

本发明属于天然高分子功能材料制备技术领域，具体涉及一种用于磁控定点加热源的磁性复合水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，可再生木质纤维素类生物质资源的开发和利用得到了人们的极大重视和关注，被认为是解决石化资源日益枯竭和环境问题的有效途径。半纤维素是农林生物质的主要组分之一，其含量仅次于纤维素，是地球上最丰富、最廉价的可再生资源之一。木聚糖是半纤维素主要的结构形式，主要存在于阔叶木和禾本科植物中。

四氧化三铁纳米颗粒（IONPs）具有独特的超顺磁特性，被广泛应用在污水处理、分析检测、生物大分子及细胞分离、药物靶向运输及可控释放、肿瘤磁热治疗、磁共振成像等领域。纳米复合水凝胶将纳米材料的优异性质（如，磁性、光热、表面等离子体、催化性等）与智能水凝胶独特的性质（如外界刺激如温度、高含水量、pH诱导的相转变）结合起来，可以赋予复合水凝胶优异的性能。磁性复合水凝胶是将磁性材料载入到水凝胶中而得到的。载入的磁性成分可以对外界的磁场产生响应，增强了其可控性。把磁性复合水凝胶和温度敏感成分结合起来，可以实现磁控定点加热，此外，例如Fe₃O₄纳米颗粒的载入不仅赋予了复合水凝胶的磁性功能，而且还使水凝胶的颜色发生变化，由无色变成黑丝，这在一定程度上赋予了复合水凝胶的光热性能。这样就可以将磁性和对近红外线（NIR）吸收转热并发生体积相变结合起来，在微流控开关等领域有广泛的应用前景。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种温度快速响应的可用于磁控定点加热源的磁性复合水凝胶。

本发明的另一目的在于提供上述磁性复合水凝胶的制备方法；

本发明的再一目的在于提供上述磁性复合水凝胶在磁控定点加热上的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现。

一种可用于磁控定点加热源的磁性复合水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

（1）将木聚糖粉末溶于超纯水中，水浴中加热溶解；降至室温，加入氢氧化钠溶液；10~30 min之后，加入氯乙酸钠溶液和氢氧化钠溶液，在50~80℃下微波反应10~30 min；反应完毕，降至室温，中和反应液，乙醇沉淀，离心洗涤，至溶剂的颜色为无色，然后冷冻干燥得到羧甲基木聚糖；

（2）将羧甲基木聚糖溶解在0.2~0.4 mol L^-1的NaCl溶液中，10~20℃冰浴；然后加入N-异丙基丙烯酰胺和交联剂，通氮气鼓泡，混合均匀后，加入引发剂，引发5~15min后，加入交联促进剂，在10~20℃下交联6~10 h，得羧甲基木聚糖基水凝胶；