[发明专利]一种磁、温协同刺激响应水凝胶的制备方法

说明书

本发明涉及一种磁、温协同刺激响应水凝胶的制备方法，包括如下步骤，首先通过共沉淀方法制备Fe₃O₄磁性纳米颗粒，将Fe₃O₄磁性纳米颗粒加入PU溶液中，通过热致相分离方法制备PU/Fe₃O₄磁性复合纳米纤维。最后通过紫外辐射接枝聚合方法将N‑异丙基丙烯酰胺接枝到PU纤维膜上。利用PU纳米纤维的大比表面积和高孔隙率，使水凝胶在溶胀和收缩时有利于水分子的扩散，大大提高了水凝胶的响应速率。利用N‑异丙基丙烯酰胺的温敏性、Fe₃O₄的磁性，使制备的PU‑g‑PNIPAm/Fe₃O₄复合纳米纤维水凝胶具有磁、温度双重响应性。

技术领域

本发明涉及一种磁、温协同刺激响应水凝胶的制备方法，属于高分子水凝胶技术领域。

背景技术

水凝胶是适度交联并具有三维空间网络结构，在水中能溶胀但不溶解的聚合物凝胶。对外界刺激能产生响应的体积以及相关性能变化，在水中可以迅速溶胀，吸水达到饱和。环境响应智能水凝胶在许多领域具有重要的应用价值，响应环境信息（如pH、温度、光、电场、磁场等）的微小变化，产生相应的体积变化或者其他物理化学性质的变化。响应性智能水凝胶普遍存在的问题是刺激响应比较单一、响应速率慢。与单一刺激响应水凝胶相比，多重响应水凝胶可同时综合单一响应水凝胶的优点，在构建智能响应材料方面体现了很大的优势。多重响应水凝胶较多表现在：pH和温度双响应、温度和磁场双响应、pH和光双响应、pH和离子强度双响应、热和光双响应等等。如何构建多重响应智能水凝胶成为人们研究的热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁、温协同刺激响应水凝胶的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种磁、温协同刺激响应水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：

将氯化亚铁和氯化铁溶于蒸馏水中，加入氨水，反应后，得到磁性四氧化三铁纳米颗粒；

将聚氨酯溶解于N,N-二甲基甲酰胺/四氢呋喃混合溶剂中，溶解完全后加入所述磁性四氧化三铁纳米颗粒，得到淬火液；

将所述淬火液在-40~-10℃下进行淬火后，用蒸馏水除去N,N-二甲基甲酰胺/四氢呋喃混合溶剂，冷冻干燥得到聚氨酯/四氧化三铁磁性复合纳米纤维；

将所述N-异丙基丙烯酰胺、N, N’-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵溶于蒸馏水中，加入改性纳米二氧化硅，分散均匀后，加入经过二苯酮活化的聚氨酯/四氧化三铁磁性复合纳米纤维，在氮气保护下，用紫外光辐照反应，得到聚氨酯接枝聚N-异丙基丙烯酰胺/四氧化三铁磁性复合纳米纤维水凝胶，即所述磁、温协同刺激响应水凝胶。

作为优选方案，所述氯化亚铁和氯化铁的的摩尔比为1：2，氨水的浓度为1 mol/L，淬火时间为1~3h。

作为优选方案，所述聚氨酯、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃和磁性四氧化三铁纳米颗粒的质量比为1：（8~16）：（2~6）：（0.05~0.1）。

作为优选方案，所述改性纳米二氧化硅的制备方法为：

将乙烯基三乙氧基硅烷溶解于乙醇中，加入二氧化硅，分散均匀，超声处理2h后，离心分离、乙醇洗涤、50℃下真空干燥，得到改性纳米二氧化硅。

作为优选方案，所述乙烯基三乙氧基硅烷、乙醇、二氧化硅的质量比为1：25：1。

作为优选方案，所述聚氨酯/四氧化三铁磁性复合纳米纤维的活化方法为：