[发明专利]一种高强度高断裂韧性的磁性水凝胶的制备方法

摘要

本发明提出一种高强度高断裂韧性的磁性水凝胶的制备方法，二价及三价铁离子通过渗透扩散作用进入聚N,N‑二甲基丙烯酰胺纳米复合水凝胶的三维聚合物网络中，然后通过氢氧化钠共沉淀法使得二价及三价铁离子原位生成四氧化三铁磁性颗粒，该磁性颗粒原位沉淀在水凝胶的三维聚合物网络上，分布均匀；在高浓度的氢氧化钠溶液中，聚N,N‑二甲基丙烯酰胺纳米复合水凝胶会发生体积相变，从而大幅提高磁性水凝胶的强度和断裂韧性；本发明方法可以推广到不同种类的水凝胶中去，是一种通用的高强度高断裂韧性磁性水凝胶的制备方法；由此方法制备磁性水凝胶可同时解决两大材料难题：力学性能差以及磁性粒子分布不均匀，该磁性水凝胶的断裂韧性高达11000Jm‑2，是目前国际上最强的磁性水凝胶之一。

主权项

1.一种高强度高断裂韧性的磁性水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：以N,N‑二甲基丙烯酰胺为单体，锂蒙脱石纳米黏土颗粒为物理交联剂，通过热引发的自由基聚合反应来形成黏土含量为3‑5mol％的聚N,N‑二甲基丙烯酰胺纳米复合水凝胶；步骤2：将FeCl3·6H2O与FeCl2·4H2O按照摩尔比为2:1的比例混合，加入去离子水配置成铁离子溶液；步骤3：将步骤1中所述的聚N,N‑二甲基丙烯酰胺纳米复合水凝胶浸入到步骤2中所述的铁离子溶液内，室温下浸泡24h，使得水凝胶在该铁离子溶液中充分溶胀至平衡状态；步骤4：配置浓度为5mol/L的NaOH溶液；步骤5：将步骤3中吸附了二价及三价铁离子的水凝胶用去离子水清洗后，浸入到步骤4的NaOH溶液中，室温浸泡24h，得到高强度高韧性的磁性水凝胶。