一种UV光固化水凝胶及其制备方法与流程

一种uv光固化水凝胶及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及水凝胶技术领域，尤其涉及一种uv光固化水凝胶及其制备方法。


背景技术：

2.水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解，由于存在交联网络，水凝胶可以溶胀和保有大量的水，水的吸收量与交联度密切相关，交联度越高，吸水量越低，利用吸附法去除重金属离子的吸附材料有活性炭、腐殖酸、高岭土和水凝胶等。水凝胶是一类含有亲水基团且能被水溶胀但不溶于水的具有三维网络结构的聚合物，其化学组成和结构具有多样性，被广泛用作吸附重金属离子的吸附材料；
3.然而现有的水凝胶不便于进行uv光固化，采用热固化费时费力，降低了生产效率，且吸水效果一般，断裂强度较低。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的水凝胶不便于进行uv光固化，采用热固化费时费力，降低了生产效率，且吸水效果一般，断裂强度较低等缺点，提出的一种uv光固化水凝胶及其制备方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种uv光固化水凝胶，其原料包括：uv吸水树脂、氧化石墨烯、丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油、光引发剂、光吸收剂、纯水、葡萄籽油、尿囊素、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠，所述uv吸水树脂为30-50份，所述氧化石墨烯为10-20份，丙烯酰胺为1-10份，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯为1-10份，所述甘油为5-10份，所述光引发剂为0.05-0.1份，所述光吸收剂为0.05-0.1份，所述纯水为55-60份，所述葡萄籽油为1-5份，所述尿囊素为1-10份，所述羟基积雪草苷为1-5份。
7.本实施例中，uv吸水树脂、氧化石墨烯、丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油、光引发剂、光吸收剂、纯水、葡萄籽油、尿囊素、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠的质量比分别为：uv吸水树脂30份、氧化石墨烯10份、丙烯酰胺1份、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯1份、甘油5份、光引发剂0.1份、光吸收剂0.1份、纯水58份、葡萄籽油1份、尿囊素1份、羟基积雪草苷4.8份。
8.本实施例中，uv吸水树脂为交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺和接枝丙烯酰胺混合而成。
9.本实施例中，光引发剂为4-氯二苯甲酮。
10.本实施例中，光吸收剂为2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮，吸收范围为240-340nm的紫外光。
11.本实施例中，羧甲基纤维素钠以纤维素为原料，纤维素与氢氧化钠反应后生成碱纤维素，之后碱纤维素与氯乙酸反应生成羧甲基纤维素钠。
12.本实施例还提供一种uv光固化水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
13.s1：向反应釜中通入氮气，在反应前使用氮气把反应釜里面的氧气置换出来，同时对反应釜进行预加热，预加热温度为20℃，预加热时间为3分钟；
14.s2：将uv吸水树脂和甘油加入反应釜内，反应釜对uv吸水树脂和甘油进行搅拌，搅拌时间为5-10分钟；
15.s3：将光引发剂、光吸收剂和纯水继续加入反应釜内，反应釜对光引发剂、光吸收剂和纯水进行搅拌，搅拌时间为10-15分钟；
16.s4：将葡萄籽油、尿囊素、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠继续加入反应釜内，反应釜对葡萄籽油、尿囊素、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠进行搅拌，搅拌时间为15-25分钟，得到水凝胶；
17.s5：将丙烯酰胺和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯共聚，得到共聚物聚丙烯酰胺链段的侧链上的氨基和氧化石墨烯表面的含氧官能团以氢键交联，形成第一-个交联体系，随后α-环糊精由于内腔疏水，会串到聚乙二醇二甲基丙烯酸酯链段的侧链上，形成轮烷结构，轮烷问又通过氢键交联，形成第二个交联体系，使用传动设备对水凝胶进行输送，uv灯管对水凝胶进行uv固化，同时通风设备对周围进行通风，得到uv光固化水凝胶。
18.本实施例中，搅拌速度为300-500r/min，s3中，搅拌速度为400-500r/min，s4中，搅拌速度为200-400r/min。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
20.本发明制备的水凝胶便于进行uv光固化，采用uv光固化省时省力，提高了生产效率，且水凝胶的吸水性好，固化效率高，该水凝胶的断裂伸长率和断裂强度较高，在高温下的水凝胶复原效果更好。
具体实施方式
21.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.实施例一
23.一种uv光固化水凝胶，其原料包括：uv吸水树脂、氧化石墨烯、丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油、光引发剂、光吸收剂、纯水、葡萄籽油、尿囊素、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠，所述uv吸水树脂为30-50份，所述氧化石墨烯为10-20份，丙烯酰胺为1-10份，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯为1-10份，所述甘油为5-10份，所述光引发剂为0.05-0.1份，所述光吸收剂为0.05-0.1份，所述纯水为55-60份，所述葡萄籽油为1-5份，所述尿囊素为1-10份，所述羟基积雪草苷为1-5份。
24.本实施例中，uv吸水树脂、氧化石墨烯、丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油、光引发剂、光吸收剂、纯水、葡萄籽油、尿囊素、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠的质量比分别为：uv吸水树脂30份、氧化石墨烯10份、丙烯酰胺1份、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯1份、甘油5份、光引发剂0.1份、光吸收剂0.1份、纯水58份、葡萄籽油1份、尿囊素1份、羟基积雪草苷4.8份。
25.本实施例中，uv吸水树脂为交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺和接枝丙烯酰胺混合而成。
26.本实施例中，光引发剂为4-氯二苯甲酮。
27.本实施例中，光吸收剂为2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮，吸收范围为240-340nm的紫外光。
28.本实施例中，羧甲基纤维素钠以纤维素为原料，纤维素与氢氧化钠反应后生成碱纤维素，之后碱纤维素与氯乙酸反应生成羧甲基纤维素钠。
29.本实施例还提供一种uv光固化水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
30.s1：向反应釜中通入氮气，在反应前使用氮气把反应釜里面的氧气置换出来，同时对反应釜进行预加热，预加热温度为20℃，预加热时间为3分钟；
31.s2：将uv吸水树脂和甘油加入反应釜内，反应釜对uv吸水树脂和甘油进行搅拌，搅拌时间为5-10分钟；
32.s3：将光引发剂、光吸收剂和纯水继续加入反应釜内，反应釜对光引发剂、光吸收剂和纯水进行搅拌，搅拌时间为10-15分钟；
33.s4：将葡萄籽油、尿囊素、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠继续加入反应釜内，反应釜对葡萄籽油、尿囊素、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠进行搅拌，搅拌时间为15-25分钟，得到水凝胶；
34.s5：将丙烯酰胺和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯共聚，得到共聚物聚丙烯酰胺链段的侧链上的氨基和氧化石墨烯表面的含氧官能团以氢键交联，形成第一-个交联体系，随后α-环糊精由于内腔疏水，会串到聚乙二醇二甲基丙烯酸酯链段的侧链上，形成轮烷结构，轮烷问又通过氢键交联，形成第二个交联体系，使用传动设备对水凝胶进行输送，uv灯管对水凝胶进行uv固化，同时通风设备对周围进行通风，得到uv光固化水凝胶。
35.本实施例中，搅拌速度为300-500r/min，s3中，搅拌速度为400-500r/min，s4中，搅拌速度为200-400r/min。
36.表一uv光固化水凝胶的吸水数据
[0037][0038]
实施例二
[0039]
一种uv光固化水凝胶，其原料包括：uv吸水树脂、氧化石墨烯、丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油、光引发剂、光吸收剂、纯水、尿囊素、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠，所述uv吸水树脂为30-50份，所述氧化石墨烯为10-20份，丙烯酰胺为1-10份，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯为1-10份，所述甘油为5-10份，所述光引发剂为0.05-0.1份，所述光吸收剂为0.05-0.1份，所述纯水为55-60份，所述尿囊素为1-10份，所述羟基积雪草苷为1-5份。
[0040]
本实施例中，uv吸水树脂、氧化石墨烯、丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油、光引发剂、光吸收剂、纯水、尿囊素、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠的质量比分别为：uv吸水树脂30份、氧化石墨烯10份、丙烯酰胺1份、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯1份、甘油5份、光引发剂0.1份、光吸收剂0.1份、纯水58份、尿囊素1份、羟基积雪草苷4.8份。
[0041]
本实施例中，uv吸水树脂为交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺和接枝丙烯酰胺混合
而成。
[0042]
本实施例中，光引发剂为4-氯二苯甲酮。
[0043]
本实施例中，光吸收剂为2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮，吸收范围为240-340nm的紫外光。
[0044]
本实施例中，羧甲基纤维素钠以纤维素为原料，纤维素与氢氧化钠反应后生成碱纤维素，之后碱纤维素与氯乙酸反应生成羧甲基纤维素钠。
[0045]
本实施例还提供一种uv光固化水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0046]
s1：向反应釜中通入氮气，在反应前使用氮气把反应釜里面的氧气置换出来，同时对反应釜进行预加热，预加热温度为20℃，预加热时间为3分钟；
[0047]
s2：将uv吸水树脂和甘油加入反应釜内，反应釜对uv吸水树脂和甘油进行搅拌，搅拌时间为5-10分钟；
[0048]
s3：将光引发剂、光吸收剂和纯水继续加入反应釜内，反应釜对光引发剂、光吸收剂和纯水进行搅拌，搅拌时间为10-15分钟；
[0049]
s4：将尿囊素、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠继续加入反应釜内，反应釜对尿囊素、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠进行搅拌，搅拌时间为15-25分钟，得到水凝胶；
[0050]
s5：将丙烯酰胺和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯共聚，得到共聚物聚丙烯酰胺链段的侧链上的氨基和氧化石墨烯表面的含氧官能团以氢键交联，形成第一-个交联体系，随后α-环糊精由于内腔疏水，会串到聚乙二醇二甲基丙烯酸酯链段的侧链上，形成轮烷结构，轮烷问又通过氢键交联，形成第二个交联体系，使用传动设备对水凝胶进行输送，uv灯管对水凝胶进行uv固化，同时通风设备对周围进行通风，得到uv光固化水凝胶。
[0051]
本实施例中，搅拌速度为300-500r/min，s3中，搅拌速度为400-500r/min，s4中，搅拌速度为200-400r/min。
[0052]
表二uv光固化水凝胶的吸水数据
[0053][0054]
实施例三
[0055]
一种uv光固化水凝胶，其原料包括：uv吸水树脂、氧化石墨烯、丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油、光引发剂、光吸收剂、纯水、葡萄籽油、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠，所述uv吸水树脂为30-50份，所述氧化石墨烯为10-20份，丙烯酰胺为1-10份，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯为1-10份，所述甘油为5-10份，所述光引发剂为0.05-0.1份，所述光吸收剂为0.05-0.1份，所述纯水为55-60份，所述葡萄籽油为1-5份，所述羟基积雪草苷为1-5份。
[0056]
本实施例中，uv吸水树脂、氧化石墨烯、丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油、光引发剂、光吸收剂、纯水、葡萄籽油、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠的质量比分别为：uv吸水树脂30份、氧化石墨烯10份、丙烯酰胺1份、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯1份、甘油5份、光引发剂0.1份、光吸收剂0.1份、纯水58份、葡萄籽油1份、尿囊素1份、羟基积雪草苷4.8份。
[0057]
本实施例中，uv吸水树脂为交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺和接枝丙烯酰胺混合而成。
[0058]
本实施例中，光引发剂为4-氯二苯甲酮。
[0059]
本实施例中，光吸收剂为2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮，吸收范围为240-340nm的紫外光。
[0060]
本实施例中，羧甲基纤维素钠以纤维素为原料，纤维素与氢氧化钠反应后生成碱纤维素，之后碱纤维素与氯乙酸反应生成羧甲基纤维素钠。
[0061]
本实施例还提供一种uv光固化水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0062]
s1：向反应釜中通入氮气，在反应前使用氮气把反应釜里面的氧气置换出来，同时对反应釜进行预加热，预加热温度为20℃，预加热时间为3分钟；
[0063]
s2：将uv吸水树脂和甘油加入反应釜内，反应釜对uv吸水树脂和甘油进行搅拌，搅拌时间为5-10分钟；
[0064]
s3：将光引发剂、光吸收剂和纯水继续加入反应釜内，反应釜对光引发剂、光吸收剂和纯水进行搅拌，搅拌时间为10-15分钟；
[0065]
s4：将葡萄籽油、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠继续加入反应釜内，反应釜对葡萄籽油、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠进行搅拌，搅拌时间为15-25分钟，得到水凝胶；
[0066]
s5：将丙烯酰胺和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯共聚，得到共聚物聚丙烯酰胺链段的侧链上的氨基和氧化石墨烯表面的含氧官能团以氢键交联，形成第一-个交联体系，随后α-环糊精由于内腔疏水，会串到聚乙二醇二甲基丙烯酸酯链段的侧链上，形成轮烷结构，轮烷问又通过氢键交联，形成第二个交联体系，使用传动设备对水凝胶进行输送，uv灯管对水凝胶进行uv固化，同时通风设备对周围进行通风，得到uv光固化水凝胶。
[0067]
本实施例中，搅拌速度为300-500r/min，s3中，搅拌速度为400-500r/min，s4中，搅拌速度为200-400r/min。
[0068]
表三uv光固化水凝胶的吸水数据
[0069][0070]
实施例四
[0071]
一种uv光固化水凝胶，其原料包括：uv吸水树脂、氧化石墨烯、丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油、光引发剂、光吸收剂、纯水、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠，所述uv吸水树脂为30-50份，所述氧化石墨烯为10-20份，丙烯酰胺为1-10份，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯为1-10份，所述甘油为5-10份，所述光引发剂为0.05-0.1份，所述光吸收剂为0.05-0.1份，所述纯水为55-60份，所述羟基积雪草苷为1-5份。
[0072]
本实施例中，uv吸水树脂、氧化石墨烯、丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油、光引发剂、光吸收剂、纯水、羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠的质量比分别为：uv吸水树脂30份、氧化石墨烯10份、丙烯酰胺1份、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯1份、甘油5份、光引发剂0.1份、光吸收剂0.1份、纯水58份、羟基积雪草苷4.8份。
[0073]
本实施例中，uv吸水树脂为交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺和接枝丙烯酰胺混合而成。
[0074]
本实施例中，光引发剂为4-氯二苯甲酮。
[0075]
本实施例中，光吸收剂为2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮，吸收范围为240-340nm的紫外光。
[0076]
本实施例中，羧甲基纤维素钠以纤维素为原料，纤维素与氢氧化钠反应后生成碱纤维素，之后碱纤维素与氯乙酸反应生成羧甲基纤维素钠。
[0077]
本实施例还提供一种uv光固化水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0078]
s1：向反应釜中通入氮气，在反应前使用氮气把反应釜里面的氧气置换出来，同时对反应釜进行预加热，预加热温度为20℃，预加热时间为3分钟；
[0079]
s2：将uv吸水树脂和甘油加入反应釜内，反应釜对uv吸水树脂和甘油进行搅拌，搅拌时间为5-10分钟；
[0080]
s3：将光引发剂、光吸收剂和纯水继续加入反应釜内，反应釜对光引发剂、光吸收剂和纯水进行搅拌，搅拌时间为10-15分钟；
[0081]
s4：将羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠继续加入反应釜内，反应釜对羟基积雪草苷和羧甲基纤维素钠进行搅拌，搅拌时间为15-25分钟，得到水凝胶；
[0082]
s5：将丙烯酰胺和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯共聚，得到共聚物聚丙烯酰胺链段的侧链上的氨基和氧化石墨烯表面的含氧官能团以氢键交联，形成第一-个交联体系，随后α-环糊精由于内腔疏水，会串到聚乙二醇二甲基丙烯酸酯链段的侧链上，形成轮烷结构，轮烷问又通过氢键交联，形成第二个交联体系，使用传动设备对水凝胶进行输送，uv灯管对水凝胶进行uv固化，同时通风设备对周围进行通风，得到uv光固化水凝胶。
[0083]
本实施例中，搅拌速度为300-500r/min，s3中，搅拌速度为400-500r/min，s4中，搅拌速度为200-400r/min。
[0084]
表四uv光固化水凝胶的吸水数据
[0085][0086]
对比例一
[0087]
采用与实施例1完全相同的配方与工艺制备uv光固化水凝胶，区别在于，不加入葡萄籽油和尿囊素，用等质量份的水替代。
[0088]
对比例二
[0089]
采用与实施例1完全相同的配方与工艺制备uv光固化水凝胶，区别在于，不加入尿囊素，用等质量份的水替代。
[0090]
对比例三
[0091]
采用与实施例1完全相同的配方与工艺制备uv光固化水凝胶，区别在于，不加入葡萄籽油，用等质量份的水替代。
[0092]
效果例
[0093]
通过上述实施例制作的uv光固化水凝胶使用后的研究：
[0094]
对实施例一到实施例四、对比例一到对比例三制作的uv光固化水凝胶进行使用，并对uv光固化水凝胶的断裂伸长率、断裂强度、吸水性和固化效率方面进行综测试，并计算测试结果的平均数进行记录：
[0095]
[0096]
[0097][0098]
结果表明，与对比例相比，采用本发明制备的水凝胶的吸水性好，固化效率高，使用稳定性较好，安全可靠，并且实施例一为最佳实施例，实施例二次之。
[0099]
本发明相对现有技术获得的技术进步是：本发明制备的水凝胶便于进行uv光固化，采用uv光固化省时省力，提高了生产效率，且水凝胶的吸水性好，固化效率高，该水凝胶的断裂伸长率和断裂强度较高，在高温下的水凝胶复原效果更好。
[0100]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。