[发明专利]一种基于RAFT的环糊精-聚丙烯酸复合水凝胶的制备和应用

说明书

本发明涉及吸附剂技术领域，且公开了一种基于RAFT的环糊精‑聚丙烯酸复合水凝胶，以黄原酸酯化环糊精作为大分子链转移剂，黄原酸酯基团中的二硫代酯作为链转移活性位点，通过RAFT可逆加成‑断裂链转移聚合法，引发丙烯酸与环糊精自由基聚合，得到环糊精‑聚丙烯酸复合水凝胶，通过化学交联聚合，将环糊精和聚丙烯酸有机结合，提高了环糊精和聚丙烯酸的交联度，从而增强复合水凝胶的拉伸强度等机械性能，和循环使用性能，复合水凝胶中的聚丙烯酸组分中的羧基，以及环糊精中的羟基作为活性吸附基团，同时环糊精独特的空腔结构，同时亲疏水作用和氢键缔合作用，对苯酚等有机污染物具有优异的吸附效果。

技术领域

本发明涉及吸附剂技术领域，具体为一种基于RAFT的环糊精-聚丙烯酸复合水凝胶的制备和应用。

背景技术

工业有机废水具有成分复杂、污染大、危害高、降解难等特点，以及严重污染了自然水体环境和生态环境，有机废水主要有乙二醇等有机溶剂污染物、苯酚等酚类化合物污染物、亚甲基蓝等有机染料污染物，目前对于工业有机废水的治理方法主要有氧化还原法、物理吸附法、生物降解法等。

水凝胶是一种亲水性很强的三维结构凝胶，水凝胶根据交联方式，可以分为物理水凝胶和化学水凝胶，如壳聚糖水凝胶、聚乙烯醇水凝胶、聚丙烯酸水凝胶，而化学水凝胶比物理水凝胶的强度和韧性，以及使用性能都要好很多，在吸附材料和水污染治理方面具有广阔的应用前景，其中聚丙烯酸水凝胶的制备方法多样，合成高效，如RAFT可逆加成-断裂链转移聚合法、ATRP原子转移自由基聚合法等，都可以得到性能优异的聚丙烯酸水凝胶，但是传统的聚丙烯酸水凝胶的对苯酚类污染物的吸附性能有限，并且其机械强度和韧性较差，导致材料容易损耗和分解，循环使用性能较差，限制了聚丙烯酸水凝胶的实际应用。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于RAFT的环糊精-聚丙烯酸复合水凝胶的制备和应用，解决了聚丙烯酸水凝胶的吸附性能和机械强度较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于RAFT的环糊精-聚丙烯酸复合水凝胶，所述基于RAFT的环糊精-聚丙烯酸复合水凝胶的制法为以下步骤：

(1)向反应瓶中加入去离子水、β-环糊精和氢氧化钠，搅拌溶解后，在-5至5℃下加入二硫化碳，在20-40℃下搅拌反应3-8h，反应后加入乙醇直至有大量沉淀析出，过滤溶剂，去离子水和乙醇洗涤，得到黄原酸钠化环糊精。

(2)向反应瓶中加入去离子水、黄原酸钠化环糊精和2-溴异丁酸甲酯，在30-40℃下反应10-20h，过滤溶剂，蒸馏水和乙醚洗涤，得到黄原酸酯化环糊精。

(3)向密封反应管中加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂、黄原酸酯化环糊精、丙烯酸和引发剂偶氮二异丁腈，通过液氮冷冻-真空抽滤-氮气解冻，进行除氧处理，加热至90-110℃反应4-6h，再加入交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，反应8-16h，冷却后加入去离子水，透析纯化，得到基于RAFT的环糊精-聚丙烯酸复合水凝胶。

优选的，所述步骤(1)中的β-环糊精、氢氧化钠和二硫化碳的质量比为100:250-320:40-60。

优选的，所述步骤(2)中的黄原酸钠化环糊精和2-溴异丁酸甲酯的质量比为100:80-120。

优选的，所述步骤(3)中的黄原酸酯化环糊精、丙烯酸、偶氮二异丁腈和N,N'-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为5-15:100:0.15-0.5:0.6-1.2。

优选的，所述基于RAFT的环糊精-聚丙烯酸复合水凝胶应用于吸附剂和水污染治理领域。

(三)有益的技术效果

与现有技术相比，本发明具备以下化学机理和有益技术效果：