高强度抗撕裂磁性水凝胶的制备及应用_2

文档序号:8958463阅读:来源:国知局
Fe-海藻酸钠/_聚丙烯酰胺)水凝胶进行拉伸测试,得到拉伸强度916.9kPa,拉伸模量为199.5kPa,压缩强度4.9MPa,对其进行加卸载测试,当卸载前最大拉伸倍数为9时,耗散的能量为3445.0KJm 3;断裂能为2814.0Jm 2,含有裂纹的样品的最大断裂伸长量可达?8.8倍,磁性水凝胶在导管中可以被NdFeB磁体快速驱动。
[0028]实施例二
[0029]本实施例包括以下步骤:
[0030]第一步:首先,将丙烯酰胺和海藻酸钠的粉末溶解于海藻酸钠OFe3O4磁流体中,将上述溶液小心搅拌lh,得到均一的黑色磁流体;然后,再依次加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂,过硫酸铵引发剂,搅拌均匀,Fe3O4纳米颗粒占水凝胶总重量的10.0wt%,η烯酰胺和海藻酸钠的重量比为8:1,丙烯酰胺单体和海藻酸钠的总重量占水凝胶总重量的16wt%, N,N-亚甲基双丙烯酰胺与丙烯酰胺单体的摩尔比为0.028%,过硫酸铵与丙烯酰胺单体的摩尔比为0.031 %;将制好的溶液转移到一个玻璃模具中,然后把模具放入到50°C水浴中加热6h成胶,得到Fe3O4O海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶。
[0031]第二步:将第一步制备好的Fe3O4O海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶从模具中取出,然后在0.3mol/L Fe (NO3) 3水溶液中室温下浸泡6h。在此过程中,外部溶液中的Fe 3+扩散进入水凝胶内部,诱导交联海藻酸钠OFe3O4和自由的海藻酸钠,生成高强度且对裂纹不敏感的Fe3O4O (Fe-海藻酸钠/聚丙烯酰胺)磁性水凝胶,将磁性水凝胶(长4cm,直径5mm)放入一根长25cm,直径7mm的海藻酸钠和聚丙烯酰胺制成的水凝胶导管中,并用一个NdFeB磁体(长4cm,宽2cm,和高lcm)驱动,磁性水凝胶可以快速地移动。
[0032]对Fe304@(Fe-海藻酸钠/聚丙烯酰胺)水凝胶进行拉伸测试,得到拉伸强度712.lkPa,拉伸模量为203.lKpa,压缩强度5.2MPa,对其进行加卸载测试,当卸载前最大拉伸倍数为9时,耗散的能量为2598.2KJm 3;断裂能为2613.1Jm 2,含有裂纹的样品的最大断裂伸长量可达8.2倍,磁性水凝胶在导管中可以被NdFeB磁体快速驱动。
[0033]实施例三
[0034]本实施例包括以下步骤:
[0035]第一步:首先,将丙烯酰胺和海藻酸钠的粉末溶解于海藻酸钠OFe3O4磁流体中,将上述溶液小心搅拌lh,得到均一的黑色磁流体;然后,再依次加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂,过硫酸铵引发剂,搅拌均匀,Fe3O4纳米颗粒占水凝胶总重量的5.0%,丙烯酰胺和海藻酸钠的重量比为6:1,丙烯酰胺单体和海藻酸钠的总重量占水凝胶总重量的1wt %,N,N-亚甲基双丙烯酰胺与丙烯酰胺单体的摩尔比为0.028%,过硫酸铵与丙烯酰胺单体的摩尔比为0.031 %;将制好的溶液转移到一个玻璃模具中,然后把模具放入到50°C水浴中加热6h成胶,得到Fe3O4O海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶。
[0036]第二步:将第一步制备好的Fe3O4O海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶从模具中取出,然后在0.3mol/L CaCl2水溶液中室温下浸泡6h。在此过程中,外部溶液中的Ca2+扩散进入水凝胶内部,诱导交联海藻酸钠OFe3O4和自由的海藻酸钠,生成高强度且对裂纹不敏感的Fe3O4O (Ca-海藻酸钠/聚丙烯酰胺)磁性水凝胶,将磁性水凝胶(长4cm,直径5mm)放入一根长25cm,直径7mm的海藻酸钠和聚丙烯酰胺制成的水凝胶导管中,并用一个NdFeB磁体(长4cm,宽2cm,和高lcm)驱动,磁性水凝胶可以快速地移动。
[0037]对Fe304@(Ca-海藻酸钠/_聚丙烯酰胺)水凝胶进行拉伸测试,得到拉伸强度567.lkPa,拉伸模量为223.6Kpa,压缩强度5.6MPa,对其进行加卸载测试,当卸载前最大拉伸倍数为9时,耗散的能量为2013.0KJm 3;断裂能为2521.8Jm 2,含有裂纹的样品的最大断裂伸长量可达8.2倍,磁性水凝胶在导管中可以被NdFeB磁体快速驱动。
[0038]实施例四
[0039]本实施例包括以下步骤:
[0040]第一步:首先,将丙烯酰胺和海藻酸钠的粉末溶解于海藻酸钠OFe3O4磁流体中,将上述溶液小心搅拌lh,得到均一的黑色磁流体;然后,再依次加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂,过硫酸铵引发剂,搅拌均匀,Fe3O4纳米颗粒占水凝胶总重量的10.0wt%,丙烯酰胺和海藻酸钠的重量比为4:1,丙烯酰胺单体和海藻酸钠的总重量占水凝胶总重量的9wt%,N,N-亚甲基双丙烯酰胺与丙烯酰胺单体的摩尔比为0.028%,过硫酸铵与丙烯酰胺单体的摩尔比为0.031 %;将制好的溶液转移到一个玻璃模具中,然后把模具放入到50°C水浴中加热6h成胶,得到Fe3O4O海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶。
[0041]第二步:将第一步制备好的Fe3O4O海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶从模具中取出,然后在0.3mol/L BaCl2水溶液中室温下浸泡6h。在此过程中,外部溶液中的Ba2+扩散进入水凝胶内部,诱导交联海藻酸钠OFe3O4和自由的海藻酸钠,生成高强度且对裂纹不敏感的Fe3O4O (Ba-海藻酸钠/聚丙烯酰胺)磁性水凝胶,将磁性水凝胶(长4cm,直径5mm)放入一根长25cm,直径7mm的海藻酸钠和聚丙烯酰胺制成的水凝胶导管中,并用一个NdFeB磁体(长4cm,宽2cm,和高lcm)驱动,磁性水凝胶可以快速地移动。
[0042]对Fe304@(Fe-海藻酸钠/_聚丙烯酰胺)水凝胶进行拉伸测试,得到拉伸强度334.7kPa,拉伸模量为215.9Kpa,压缩强度3.6MPa,对其进行加卸载测试,当卸载前最大拉伸倍数为6时,耗散的能量为1024.0KJm 3;断裂能为2279.1Jm 2,含有裂纹的样品的最大断裂伸长量可达8.5倍,磁性水凝胶在导管中可以被NdFeB磁体快速驱动。
[0043]实施例五
[0044]本实施例包括以下步骤:
[0045]第一步:首先,将丙烯酰胺和海藻酸钠的粉末溶解于海藻酸钠OFe3O4磁流体中,将上述溶液小心搅拌lh,得到均一的黑色磁流体;然后,再依次加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂,过硫酸铵引发剂,搅拌均匀,Fe3O4纳米颗粒占水凝胶总重量的12.0%,丙烯酰胺和海藻酸钠的重量比为7:1,丙烯酰胺单体和海藻酸钠的总重量占水凝胶总重量的I Iwt %,N,N-亚甲基双丙烯酰胺与丙烯酰胺单体的摩尔比为0.028%,过硫酸铵与丙烯酰胺单体的摩尔比为0.031 %;将制好的溶液转移到一个玻璃模具中,然后把模具放入到50°C水浴中加热6h成胶,得到Fe3O4O海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶。
[0046]第二步:将第一步制备好的Fe3O4O海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶从模具中取出,然后在0.3mol/L SrCl2水溶液中室温下浸泡6h。在此过程中,外部溶液中的Sr2+扩散进入水凝胶内部,诱导交联海藻酸钠OFe3O4和自由的海藻酸钠,生成高强度且对裂纹不敏感的Fe3O4O (Sr-海藻酸钠/-聚丙烯酰胺)磁性水凝胶,将磁性水凝胶(长4cm,直径5mm)放入一根长25cm,直径7mm的海藻酸钠和聚丙烯酰胺制成的水凝胶导管中,并用一个NdFeB磁体(长4cm,宽2cm,和高lcm)驱动,磁性水凝胶可以快速地移动。
[0047]对Fe304@(Fe-海藻酸钠/_聚丙烯酰胺)水凝胶进行拉伸测试,得到拉伸强度302.5kPa,拉伸模量为204.8Kpa,压缩强度3.4MPa,对其进行加卸载测试,当卸载前最大拉伸倍数为6时,耗散的能量为876.9KJm3;断裂能为2174.3Jm 2,含有裂纹的样品的最大断裂伸长量可达8.7倍,磁性水凝胶在导管中可以被NdFeB磁体快速驱动。
[0048]实施例六
[0049]本实施例包括以下步骤:
[0050]第一步:首先,将丙烯酰胺和海藻酸钠的粉末溶解于(海藻酸钠OFe3O4)磁流体中,将上述溶液小心搅拌lh,得到均一的黑色磁流体;然后,再依次加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂,过硫酸铵引发剂,搅拌均匀,Fe3O4纳米颗粒占水凝胶总重量的15.0%,丙烯酰胺和海藻酸钠的重量比为8:1,丙烯酰胺单体和海藻酸钠的总重量占水凝胶总重量14%,N,N-亚甲基双丙烯酰胺与丙烯酰胺单体的摩尔比为0.028 %,过硫酸铵与丙烯酰胺单体的摩尔比为0.031 %;将制好的溶液转移到一个玻璃模具中,然后把模具放入到50°C水浴中加热6h成胶,得到Fe3O4O海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶。
[0051]第二步:将第一步制备好的Fe3O4O海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶从模具中取出,然后在0.3mol/L Fe (NO3) 3水溶液中室温
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