高分子水凝胶及其制备方法_3

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分子水凝 胶,且操作简单、方便快捷,易于实现工业化生产。
[0066] 下面详细描述本发明的实施例,在本发明实施例中的所有拉伸实验采用的是德国 Zwick-Roell公司的Zwick-RoellZ005型万能材料试验机。
[0067] 实施例1
[0068] (1)将粒径为3nm的乙烯基官能化的二氧化娃颗粒溶于去离子水中,超声30分钟 使其均匀分散,然后加入丙烯酰胺单体,搅拌10分钟,待其溶解后加入引发剂过硫酸铵,搅 拌10分钟使之溶解,得到含有乙烯基官能化的二氧化硅颗粒、丙烯酰胺和过硫酸铵的混合 溶液。其中,粒径为3nm的乙烯基官能化的二氧化硅颗粒的质量分数为0. 14%,丙烯酰胺的 质量分数为25%,过硫酸铵的质量分数为0. 1%,余量为去离子水。
[0069] (2)向步骤⑴得到的混合溶液中通入氮气驱氧30分钟~60分钟,然后将混合溶 液倒入直径为5mm的圆柱形模具中,35°C下引发自由基聚合24小时,通过高分子链上的酰 胺基团之间的氢键物理交联形成高分子水凝胶,得到的高分子水凝胶照片见图1和图2,从 图中可以看出,凝胶可以打结后拉伸而不断裂。
[0070] 水凝胶拉伸强度的测试:在万能材料试验机上进行,采用的凝胶测试样品为60 mm、5mm的圆柱型样条。拉伸速度为lOOmm/min。得到的高分子水凝胶的拉伸试验应 力一应变曲线见图3,由图3可知,得到的高分子水凝胶的拉伸强度为218kPa,断裂伸长率 为 2409%。
[0071] 水凝胶吸水率的测试:将制备的凝胶样品冻干后得到干燥的树脂,质量为IV浸入 大量的去离子水中使之溶胀,间隔一定时间用300目滤网过滤并称其质量,此过程反复操 作直至凝胶质量达到平衡,记录平衡质量为mb。吸水倍率按公式0 = 计算。结果显 示,得到的高分子水凝胶的吸水倍率为84倍。
[0072] 实施例2
[0073] (1)将粒径为52nm的具有反应性官能团二氧化硅颗粒溶于去离子水中,超声50分 钟使之分散均匀,然后加入丙烯酰胺单体,搅拌10分钟使之溶解,再加入引发剂过硫酸钾, 搅拌10分钟使之溶解,得到含有乙烯基官能化的二氧化硅颗粒、丙烯酰胺和过硫酸铵的混 合溶液。其中,粒径为52nm的乙烯基官能化的二氧化娃颗粒的质量分数为0. 14%,丙稀酰 胺的质量分数为25%,过硫酸钾的质量分数为0. 2%,余量为去离子水。
[0074] (2)向步骤⑴得到的混合溶液中通入氮气驱氧30分钟~60分钟,然后将混合溶 液倒入直径为5mm的圆柱形模具中,30°C下引发自由基聚合24小时,通过高分子链上的酰 胺基团间的氢键物理交联形成高分子水凝胶,得到的高分子水凝胶的照片见图4,由图4可 见得到的高分子水凝胶可以在拉伸过程中扭转而不断裂。
[0075] 按照实施例1的方法对得到的高分子水凝胶进行性能测试。拉伸试验的应力一 应变曲线见图5,由图5可知,得到的高分子水凝胶的拉伸强度为182kPa,断裂伸长率为 2758% ;吸水率测试结果显示,得到的高分子水凝胶的吸水倍率为56倍。
[0076] 实施例3
[0077] (1)将粒径为3nm的乙烯基官能化的二氧化娃颗粒溶于去离子水中,超声30分钟 使之均匀分散,然后加入丙烯酰胺单体,搅拌10分钟使之溶解,再加入引发剂过硫酸铵,搅 拌10分钟使之溶解,得到含有乙烯基的二氧化硅颗粒、丙烯酰胺和过硫酸铵的混合溶液。 其中,粒径为3nm的乙烯基官能化的二氧化硅颗粒的质量分数为0. 07%,丙烯酰胺的质量 分数为25%,过硫酸铵的质量分数为0. 1%,余量为去离子水。
[0078] (2)向步骤⑴得到的混合溶液中通入氮气驱氧30分钟~60分钟,然后将混合溶 液倒入直径为5mm的圆柱形模具中,35°C下引发自由基聚合24小时,通过高分子链上的酰 胺基团间的氢键物理交联得到高分子水凝胶。
[0079] 按照实施例1的方法对得到的高分子水凝胶进行性能测试。拉伸试验结果显示, 所得高分子水凝胶的拉伸强度为313kPa,断裂伸长率为3200%,吸水率测试结果显示,所 得高分子水凝胶的吸水倍率为114倍。
[0080] 实施例4
[0081] (1)将粒径为3nm的乙烯基的二氧化硅颗粒溶于去离子水中,超声30分钟使之均 匀分散,然后加入丙烯酰胺单体,搅拌10分钟使之溶解,再加入引发剂过硫酸铵,搅拌10 分钟使之溶解,得到含有乙烯基的二氧化硅颗粒、丙烯酰胺和过硫酸铵的混合溶液。其中, 粒径为3nm的乙烯基官能化的二氧化硅颗粒的质量分数为0. 42%,丙烯酰胺的质量分数为 25%,过硫酸按的质量分数为0. 1 %,余量为去尚子水。
[0082] (2)向步骤⑴得到的混合溶液中通入氮气驱氧30分钟~60分钟,然后将混合溶 液倒入直径为5mm的圆柱形模具中,30°C下引发自由基聚合24小时,通过高分子链上的酰 胺基团间的氢键物理交联得到高强度、超吸水的高分子水凝胶。
[0083] 按照实施例1的方法对得到的高分子水凝胶进行性能测试。拉伸试验结果显示, 所得高分子水凝胶的拉伸强度为135kPa,断裂伸长率为1217%,吸水率测试结果显示,所 得高分子水凝胶的吸水倍率为234倍。
[0084] 实施例5
[0085] (1)将粒径为3nm的乙烯基官能化的二氧化娃颗粒溶于去离子水中,超声30分钟 使之均匀分散,然后加入丙烯酰胺单体,搅拌10分钟使之溶解,再加入引发剂过硫酸铵,搅 拌10分钟使之溶解,得到含有乙烯基官能化的二氧化硅颗粒、丙烯酰胺和过硫酸铵的混合 溶液。其中,粒径为3nm的乙烯基官能化的二氧化硅颗粒的质量分数为0. 05%,丙烯酰胺的 质量分数为9%,过硫酸铵的质量分数为0. 04%,余量为去离子水。
[0086] (2)向步骤⑴得到的混合溶液中通入氮气驱氧30分钟~60分钟,然后将混合溶 液倒入直径为5_的圆柱形模具中,45°C下引发自由基聚合24小时,得到高强度、超吸水的 高分子水凝胶。
[0087] 按照实施例1的方法对得到的高分子水凝胶进行性能测试。拉伸试验结果显示, 所得高分子水凝胶的拉伸强度为71kPa,断裂伸长率为2640 %,吸水率测试结果显示,所得 高分子水凝胶的吸水倍率为325倍。
[0088] 实施例6
[0089] (1)将粒径为3nm的丙烯酸基官能化的二氧化硅颗粒溶于去离子水中,超声30分 钟使之均匀分散,然后加入丙烯酰胺单体、十八烷基丙烯酸酯、十二烷基磺酸钠和氯化钠, 搅拌10分钟使之溶解,再加入引发剂过硫酸铵,搅拌10分钟使之溶解,得到含有丙烯酸基 官能化的二氧化硅颗粒、丙烯酰胺、十八烷基丙烯酸酯、十二烷基磺酸钠、氯化钠和过硫酸 铵的混合溶液。其中,粒径为3nm的丙烯酸基官能化的二氧化硅颗粒的质量分数为0. 17%, 丙烯酰胺的质量分数为9%,十八烷基丙烯酸酯的质量分数为0.85%,十二烷基磺酸钠的 质量分数为4%,氯化钠的质量分数为2. 5%,过硫酸铵的质量分数为0. 2%,余量为去离子 水。
[0090] (2)向步骤⑴得到的混合溶液中通入氮气驱氧30分钟~60分钟,然后将混合溶 液倒入直径为5mm的圆柱形模具中,20°C下引发自由基聚合20小时,通过高分子链上的酰 胺基团间的氢键以及十八烷基在表面活性剂十二烷基磺酸钠和氯化钠辅助下形成的疏水 缔合微区物理交联得到高强度、超吸水的高分子水凝胶。
[0091] 按照实施例1的方法对得到的高分子水凝胶进行性能测试。拉伸试验结果显示, 所得高分子水凝胶的拉伸强度为258kPa,断裂伸长率为2725%,吸水率测试结果显示,所 得高分子水凝胶的吸水倍率为35倍。
[0092] 实施例7
[0093] (1)将粒径为3nm的乙烯基官能化的二氧化娃颗粒溶于去离子水中,超声30分钟 使之均匀分散,然后加入丙烯酸单体、丙烯酸钠单体,搅拌10分钟使之溶解,再加入引发剂 过硫酸铵,搅拌10分钟使之溶解,得到含有乙烯基官能化的二氧化硅颗粒、丙烯酸、丙烯酸 钠和过硫酸按的混合溶液。其中,粒径为3nm的乙烯基官能化的二氧化娃颗粒的质量分数 为0. 21 %,丙烯酸的质量分数为9%,丙烯酸钠的质量分数为21 %,过硫酸铵的质量分数为 0. 1%,余量为去尚子水。
[0094] (2)向步骤⑴得到的混合溶液中通入氮气驱氧30分钟~60分钟,然后将混合溶 液倒入直径为5_的圆柱形模具中,50°C下引发自由基聚合36小时,通过高分子链上的羧 酸基团间的氢键物理交联得到高强度、超吸水的高分子水凝胶。得到的高分子水凝胶吸水 前后的实物照片见图6。
[0095]按照实施例1的方法对得到的高分子水凝胶进行性能测试。拉伸试验结果显示, 所得高分子水凝胶的拉伸强度为373kPa,断裂伸长率为2157%,吸水率测试结果显示,所 得高分子水凝胶的吸水倍率为1260倍。
[0096] 实施例8
[0097] (1)将粒径为3nm的乙烯基官能化的二氧化娃颗粒溶于去离子水中,超声30分 钟使之均匀分散,然后加入丙烯酸单体和硝酸铁,搅拌10分钟使之溶解,再加入引发剂过 硫酸铵,搅拌10分钟使之溶解,得到含有乙烯基官能化的二氧化硅颗粒、丙烯酸、硝酸铁 和过硫酸按的混合溶液。其中,粒径为3nm的乙烯基官能化的二氧化娃颗粒的质量分数 为0. 15%,丙烯酸的质量分数为30%,硝酸铁的质量百分比为3%,过硫酸铵的质量分数为 0. 03%,余量为去尚子水。
[0098] (2)向步骤⑴得到的混合溶液中通入氮
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