下浸泡6h。在此过程中，外部溶液中的Fe3+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。
[0052]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271.3kPa，拉伸模量为198.3Kpa，压缩强度3.2MPa，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683.5KJm3;断裂能为1788.2Jm 2，含有裂纹的样品的最大断裂伸长量可达8.1倍，磁性水凝胶在导管中可以被NdFeB磁体快速驱动。
[0053]实施例七
[0054]本实施例包括以下步骤:
[0055]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20.0被％，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的14wt%, 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。
[0056]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。
[0057]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201.0kPa，拉伸模量为191.7Kpa，压缩强度3.1MPa，对其进行加卸载测试，当卸载前最大拉伸倍数为3时，耗散的能量为329.1KJm3;断裂能为1550.5Jm 2，含有裂纹的样品的最大断裂伸长量可达8.0倍，磁性水凝胶在导管中可以被NdFeB磁体快速驱动。
[0058]更多地实例中，高分子单体还可以为丙稀酰胺(acrylamide，AAm)以外的单体例如2-甲基丙稀酰胺(2-methylacrylamide，MAA)、异丙基丙稀酰胺(N-1sopropylacrylamide, NIPAm)等。更多地实例中，Mn+多价态阳离子的水溶液中，还可以为 Fe3、Al3、Ca2' Sr2' Ba2+等。
[0059]如图1所示，本发明的海藻酸钠的高强度抗撕裂磁性水凝胶用于导管磁导航系统的示意图O示意图中，I是基于海藻酸钠的磁性水凝胶(长4cm,直径5mm)，2是NdFeB磁体(长4cm，宽2cm，和高lcm)，3是海藻酸钠和聚丙烯酰胺制成的透明水凝胶导管(长25cm，直径7mm)，4代表磁体移动方向。随着NdFeB磁体的驱动，海藻酸钠磁性水凝胶会在水凝胶导管中迅速响应，并快速沿着NdFeB磁体的导航的方向移动。
[0060]本发明不局限于丙烯酰胺和海藻酸钠，Fe3O4和Fe 3+的磁性水凝胶材料，还包括任何一种丙烯酰胺类单体例如丙烯酰胺(acrylamide，AAm)、2_甲基丙烯酰胺(2-methylacrylamide, MAA)、异丙基丙稀酰胺(N-1sopropylacrylamide, NIPAm)等，可以使用Mn+多价态阳离子的水溶液中Al 3+，Ca2+，Sr2+，Ba2+等的任何一种离子之间互相组合制备的磁性水凝胶材料，应用于磁体驱动的磁性水凝胶导管材料。本领域的技术人员依据上述方案做出非本质的调整和改进均在本案的保护范围之内。
【主权项】
1.高强度抗撕裂磁性水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 第一步，将丙烯酰胺类单体和海藻酸钠粉末溶解在海藻酸钠OFe3O4磁流体中，加入交联剂和引发剂，制备得到贯穿有海藻酸钠OFe3O4高分子链和自由的海藻酸钠高分子链的聚丙烯酰胺类水凝胶； 第二步，将所得水凝胶浸泡在含有Mn+多价态阳离子的水溶液中，使M n+扩散进入水凝胶，通过静电作用交联海藻酸钠OFe3O4高分子链和自由的海藻酸钠高分子链，从而制备得到兼具高力学性能且对裂纹不敏感的Fe3O4O (M-海藻酸钠/聚丙烯酰胺类)磁性水凝胶，其中Mn+表示阳离子，η是价态。2.根据权利要求1所述高强度抗撕裂磁性水凝胶的制备方法，其特征在于，所述第一步丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺(acrylamide，AAm)、2_甲基丙烯酰胺(2-methylaerylamide, MAA)或异丙基丙稀酰胺(N-1sopropyl acrylamide, NIPAm)等；所述磁流体中，以海藻酸钠OFe3O4为磁性颗粒，以去离子水为基液。3.根据权利要求1所述高强度抗撕裂磁性水凝胶的制备方法，其特征在于，所述加入溶解的丙烯酰胺类单体和海藻酸钠粉末的总重量占水凝胶总重量的4-15wt%，丙烯酰胺类单体和海藻酸钠粉末的重量比为10:1-4:1。4.根据权利要求1所述高强度抗撕裂磁性水凝胶的制备方法，其特征在于，所述磁流体中Fe3O4纳米颗粒质量分数占水凝胶总质量的1.0-20.0wt%。5.根据权利要求1所述高强度抗撕裂磁性水凝胶的制备方法，其特征在于，所述第一步中，交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺，分子量为154.17g/mol ;引发剂为过硫酸铵，分子量为 228.201g/molo6.根据权利要求5所述高强度抗撕裂磁性水凝胶的制备方法，其特征在于，所述交联剂与丙烯酰胺类单体的摩尔比为0.001-0.032%，引发剂与丙烯酰胺类单体的摩尔比为0.001-0.035%。7.根据权利要求1所述高强度抗撕裂磁性水凝胶的制备方法，其特征在于，所述交联剂和引发剂加入后，将得到的溶液转移到玻璃模具中，然后把模具放入500C水浴中加热6h成胶，得到贯穿有海藻酸钠OFe3O4高分子链和自由的海藻酸钠高分子链的聚丙烯酰胺类水凝胶；所述第二步中，水凝胶在Mn+离子的水溶液中室温下浸泡6h。8.根据权利要求1所述高强度抗撕裂磁性水凝胶的制备方法，其特征在于，所述Mn+多价态的阳离子包括Fe3+、Al3+、Ca2+、Sr2+、Ba2+等，摩尔浓度为0.1-0.5mol/L，各离子的形式为其易溶盐。9.权利要求1所述高强度抗撕裂磁性水凝胶在磁性医疗导管中的应用，其特征在于，将得到的Fe304@(M-海藻酸钠/聚丙烯酰胺类)磁性水凝胶置于水凝胶导管中，用磁铁驱动。10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，取长4cm，直径5mm的Fe304i (Μ-海藻酸钠/聚丙烯酰胺类)磁性水凝胶，放入长25cm，直径7mm的由海藻酸钠和聚丙烯酰胺制成的水凝胶导管中，利用长4cm，宽2cm，高Icm的钕铁硼合金(NdFeB)磁体驱动，使Fe3O4O (M-海藻酸钠/聚丙烯酰胺类)磁性水凝胶随NdFeB磁体的移动而在水凝胶导管中游走。
【专利摘要】高强度抗撕裂磁性水凝胶的制备及应用，其制备是将丙烯酰胺类单体和海藻酸钠粉末溶解在海藻酸钠@Fe3O4磁流体中，加入交联剂和引发剂得到贯穿有海藻酸钠@Fe3O4高分子链和自由的海藻酸钠高分子链的聚丙烯酰胺类水凝胶；将所得水凝胶浸泡在含有Mn+多价态阳离子的水溶液中，使Mn+扩散进入水凝胶，通过静电作用交联海藻酸钠@Fe3O4高分子链和自由的海藻酸钠高分子链，得到兼具高力学性能(拉伸强度可达～1.0MPa，最大断裂伸长量可达～11倍，压缩强度可达～5.0MPa，最大断裂能可达～2800J？m-2)且对裂纹不敏感(含有裂纹的样品的最大断裂伸长量可达～9倍)的Fe3O4@(M-海藻酸钠/聚丙烯酰胺类)磁性水凝胶，所得高强度抗撕裂磁性水凝胶可应用于磁性医疗导管中。
【IPC分类】C08L5/04, C08F220/56, C08K3/22, A61M25/00, H01F1/42, C08L33/26, C08J3/24
【公开号】CN105175970
【申请号】
【发明人】陈咏梅, 曾海波
【申请人】西安交通大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月10日