一种磁性纳米水凝胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于纳米水凝胶领域，特别涉及一种磁性纳米水凝胶及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 磁性水凝胶具有无机磁性粒子和水凝胶聚合物的双重优点，因而在微波吸收、电 磁屏蔽、电化显示器、分子器件、非线性光学材料、生物医学、环保、生物工程、材料科学等领 域有着广泛应用。尤其是磁性粒子在生物医学上已研宄于磁共振成像、药物输送、磁热疗 等，但是磁性粒子粒径过小，容易聚集，且Fe3O4粒子表面呈疏水性，因此可采用亲水性物质 包覆以应用于体内。最典型的是聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPA)水凝胶，其体积相转变温度 (VPTT)为32°C，较为接近人体体温。使得它在药物的控制释放，酶的固定化、物料分离和生 物医用材料等领域应用广泛。
[0003] N，N-二乙基丙烯酰胺（DEA)与NIPA结构类似，都能生成温度响应性的聚合物， 其VPTT在30°C附近。与NIPA相比，DEA的酰胺基团上没有剩余质子，使得DEA只能作 为质子受体形成分子间氢键，而不能作为质子供体形成分子内氢键。正是其与NIPA结 构上的这种差别，使得TOEA水凝胶的相转变过程相对比较舒缓，因此有相对较好的生 物相容性，更适合于应用到生命科学中。目前已有研宄者将P(DEA-co-AA)用于离子吸 收和污染物处理。如Z.Gen等人合成出P(DEA-co-AA)共聚水凝胶用于Th4+的吸附研 宄(HuPeizhuo,LiuTonghuan,ZhouGen,DuanXiaojiang,Wuffangsuo.JRadioanal NuclChem. 2014, 301，65-73)。JianFang等人以P(DEA-co-AA)作为辣根过氧化物酶的 固定化石开宄（YapingZhang,TonghuanLiu,QiangWang,JihuaZhao,JianFang,Weiguo Shen.MacromolecularResearch. 2〇l2, 2〇, 5, 4別-489)。也有研宄者将P(NIPA-co-AA) 用于磁性粒子包覆，如YaoAH等人以Fe3O4粒子和NIPA及丙烯酸（AA)制备出具有温 度、pH双重刺激响应的磁性水凝胶（AiFR,YaoAH,HuangWH,WangDP.ChemJCHINESE U. 2010, 31，9, 1701-1705)。
[0004] 目前，使用P(DEA-co-AA)作为磁性水凝胶的包覆层材料，尚未见之报道。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种磁性纳米水凝胶及其制备方法，该磁性水 凝胶比传统包覆Fe3O4粒子复合物具有更好尺寸可控性、单分散性，由于单个水凝胶内部可 包含多个Fe3O4晶体粒子，磁性也更优异；制备方法工艺简单、绿色环保。
[0006] 本发明的一种磁性纳米水凝胶，：所述磁性纳米水凝胶由聚（N，N-二乙基丙稀酰 胺-Co-丙烯酸）P(DEA-co-AA)包覆Fe3O4粒子而得。
[0007] 所述P(DEA-co-AA)包括重复单元A和重复单元B，其中A的结构式为
【主权项】
1. 一种磁性纳米水凝胶，其特征在于：所述磁性纳米水凝胶由聚（N，N-二乙基丙稀酰 胺-co-丙烯酸）P(DEA-c〇-AA)包覆Fe304粒子而得。
2. 根据权利要求1所述的一种磁性纳米征在于：所述P(DEA-co-AA)包括
重复单元A和重复单元B，其中A的结构式； B的结构式为 9
3. -种磁性纳米水凝胶的制备方法，包括： (1) 将单体A、单体B、交联剂和乳化剂溶于去离子水中，在氮气氛围中，在20-25°C条 件下，搅拌80-120min，然后升温至65-80°C，保温30-50min，然后加入引发剂，继续反应 0. 5-8h，透析，即得共聚纳米水凝胶；其中，单体A为N，N-二乙基丙烯酰胺，单体B为丙烯 酸；单体A和单体B的总量为1?5g，单体B占单体总摩尔量的5 % -50% ; (2) 将上述共聚纳米水凝胶调pH至6. 0± 1，加入FeS04 ? 7H20搅拌8-24h，然后透析 l-5h，加入NaN02溶液和NH3 ?H20,离心透析处理即得磁性纳米水凝胶。
4. 根据权利要求3所述的一种磁性纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（1) 中的交联剂为N，N' -亚甲基双丙烯酰胺，交联剂的加入量为单体质量总和的1% -15%。
5. 根据权利要求3所述的一种磁性纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（1) 中的乳化剂为十二烷基硫酸钠，乳化剂的加入量为单体质量总和的1% -10%。
6. 根据权利要求3所述的一种磁性纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（1) 中的引发剂为过硫酸铵，引发剂的加入量为单体质量总和的〇. 1% -4%。
7. 根据权利要求3所述的一种磁性纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（2) 中的FeS04 ? 7H20的加入量为共聚纳米水凝胶质量总和的1% -20%。
8. 根据权利要求3所述的一种磁性纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（2) 中的NaN02的加入量为共聚纳米水凝胶质量总和的0. 01% -0. 1%。
9. 根据权利要求3所述的一种磁性纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤（2) 中的氨水的质量分数为28%，加入量为共聚纳米水凝胶质量总和的3% -15%。
10. 根据权利要求3所述的一种磁性纳米水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤 (1)和（2)中的透析为采用去离子水浸泡3-7天，每天换一次水；所用透析袋的截留分子量 为 8000-14000。
【专利摘要】本发明涉及一种磁性纳米水凝胶及其制备方法，由聚(N,N-二乙基丙稀酰胺-co-丙烯酸)P(DEA-co-AA)包覆Fe3O4粒子而得。制备方法包括：(1)将单体A、单体B、交联剂和乳化剂溶于去离子水中，在氮气氛围中，在20-25℃条件下，搅拌，然后升温至65-80℃，保温，然后加入引发剂，继续反应0.5-8h，透析，即得共聚纳米水凝胶；(2)将上述共聚纳米水凝胶调pH，加入FeSO4·7H2O搅拌8-24h，然后透析，加入NaNO2和NH3·H2O，离心透析处理即得。本发明比传统包覆Fe3O4粒子复合物具有更好尺寸可控性、单分散性，磁性也更优异；制备方法工艺简单、绿色环保。
【IPC分类】C08L33-02, C08F220-06, C08F220-54, C08J3-075, C08F2-26, C08F222-38, C08K3-22, C08L33-24, C01G49-08
【公开号】CN104610553
【申请号】CN201510039460
【发明人】鲁希华, 马天泽, 李雪婷, 安冬, 石小迪
【申请人】东华大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月26日