[发明专利]一种PNIPAM/KCA/NaCl水凝胶的制备方法

说明书

本发明提供了一种PNIPAM/KCA/NaCl水凝胶的制备方法，该水凝胶以制备得到的PNIPAM水凝胶与KCA水溶液混合后加入NaCl共同混合形成PNIPAM/KCA/NaCl水凝胶，所述水凝胶中PNIPAM水凝胶与KCA水溶液的体积比为1：4，NaCl占比为3.386%。该水凝胶以N‑异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为聚合单体，N，N’‑亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂，以APS为引发剂，对PNIPAM和KCA进行聚合反应，形成的PNIPAM/KCA在NaCl中混合聚合形成PNIPAM/KCA/NaCl水凝胶。本发明制备工艺简单，具有良好的离子电导率，使水分子和离子的平移熵最大化，有效控制LCST点，可广泛应用于应用在建筑窗体系统中。

技术领域

本发明涉及水凝胶技术领域，具体涉及一种PNIPAM/KCA/NaCl水凝胶的制备方法。

背景技术

二十一世纪以来，全球的科技进步，经济迅猛发展，能源问题日益突出， 对人类社会进步产生重大影响。近几年，智慧建筑概念的提出受到社会各界广泛关注。智慧建筑致力于在节能减排的基础上，为建筑用户提供良好的人性化建筑环境，以高效、舒适、便利为重要目标。各种新兴技术工程都正在逐步渗透应用到智慧建筑领域中，新材料技术工程就是其中之一。

新材料技术运用新兴功能性材料对各种建筑部件进行替换，实现其节能改进。窗体系统是建筑中保温性和密封性方面都比较薄弱的系统环节，通过窗户流失的能量约占建筑总流失能量的60%。若玻璃能够自动感知周围环境温度并进行智能调控，将有助于建筑的节能降温效果。PNIPAM水凝胶的LCST在32℃附近，比较接近人体舒适环境温度但仍不太适合应用在建筑窗体系统中，所以如何将其LCST降低到人体舒适温度附近是目前面临的重要问题之一。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种PNIPAM/KCA/NaCl水凝胶的制备方法，制备工艺简单，具有良好的离子电导率，使水分子和离子的平移熵最大化，有效控制LCST点，可广泛应用于应用在建筑窗体系统中，以解决上述背景技术中提出的不足之处。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种PNIPAM/KCA/NaCl水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）聚合N-异丙基丙烯酰胺单体和N’-亚甲基双丙烯酰胺的水溶液，搅拌溶解后为第一和第二单体，四颈烧瓶中加入蒸馏水和第一单体溶液，持续搅拌过程中加入SDS和引发剂APS，引发乳液聚合反应后滴加25ml第二单体，持续反应2h，得到PNIPAM水凝胶。

其中，SDS为十二烷基硫酸钠；APS为过硫酸铵。

（2）配置含0.5%卡拉胶的水溶液，在50℃油浴条件下搅拌溶胀1h后升温至75℃再搅拌1h，降温至40℃得到卡拉胶溶液。

（3）在PNIPAM水凝胶与卡拉胶混合溶液中加入NaCl，混合搅拌得到PNIPAM/KCA/NaCl水凝胶。

优选地，所述步骤（1）中第一单体中的N-异丙基丙烯酰胺单体和N’-亚甲基双丙烯酰胺的水溶液占比为2.667%和0.467%，所述第二单体中的N-异丙基丙烯酰胺单体和N’-亚甲基双丙烯酰胺的水溶液占比为12.281%和0.589%。

优选地，所述步骤（1）聚合反应在氮气中进行。

优选地，所述步骤（1）中的SDS和APS占比分别为1ml的4.156%和0.8ml的10%。

优选地，所述步骤（1）四颈烧瓶中蒸馏水和第一单体溶液的体积分别为100ml和15ml。

优选地，所述步骤（2）磁子转速为400 r/min。

优选地，所述步骤（3）搅拌时间为1h，磁子转速为500 r/min。

优选地，所述步骤（3）中PNIPAM水凝胶与KCA水溶液的体积比为1：4，NaCl占比为3.386%。