一種復合磁性水凝膠的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復合磁性水凝膠的制備方法，屬于水凝膠領域。本發(fā)明將活化后的瑪瑙石顆粒與殼聚糖、丙烯酸混合，并加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，在紫外燈照射下進行反應得到的凝膠溶液，再與四氧化三鐵磁性顆粒進行共混，混合后放入冰箱中冷凍再解凍，即可，本發(fā)明制得的復合磁性水凝膠性能穩(wěn)定，磁性粒子在水凝膠中分布均勻，不易產生團聚和沉淀現(xiàn)象，得到的磁性水凝膠力學性能好，而且工藝簡單，易于操作，產品重復性好。
【專利說明】
一種復合磁性水凝膠的制備方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明公開了一種復合磁性水凝膠的制備方法，屬于水凝膠領域。
【背景技術】
[0002]磁性水凝膠在磁場作用下可以表現(xiàn)出伸長、收縮或彎曲等多種形變，但凝膠的網絡結構不會損壞，磁性凝膠以其獨特的柔韌性和滲透性在靶向藥物釋放、細胞分離與標記、蛋白質吸附和分離等方面有著廣泛的應用。以天然高分子為原料合成的智能型水凝膠因良好的生物相容性和對外界刺激的敏感性，在化學轉換器、化學存儲器、記憶原件開關、傳感器、人造肌肉、酶固定、組織工程、藥物釋放、分子分離體系方面都有著良好的應用前景，與普通水凝膠相比，天然高分子水凝膠越來越受到研究人員的重視。
[0003]目前，磁性水凝膠的合成方法通常是將水凝膠浸沒在一定濃度Fe2+和Fe3+混合溶液中，以在水凝膠的界面形成Fe3O4,該類磁性水凝膠對環(huán)境條件的耐受性不夠。
[0004]Fe3O4由于其具有的良好的磁性及生物相容性，通常被作為磁性組分而應用于磁性高分子水凝膠材料中。目前，F(xiàn)e3O4磁性高分子水凝膠材料的合成方法可分為兩類，其中最常用的是包埋法，即將事先合成好的磁性顆粒通過物理共混的方法分散到高分子凝膠單體溶液中，然后通過高分子交聯(lián)反應形成磁性水凝膠，但是該方法存在由于磁性納米粒子在形成凝膠過程中易發(fā)生團聚和沉淀而引起磁性分布不均的問題。另一種為原位合成法，即將制備好的高分子水凝膠材料浸泡于磁性材料前驅體溶液中，然后通過下一步化學反應在水凝膠材料中原位形成無機磁性納米粒子，該方法雖對磁性分布不均勾的情況有所改善，但在由于在高分子水凝膠中原位合成磁性顆粒，較難控制其尺寸及形貌從而難于得到Fe3O4磁性顆粒形貌規(guī)則且分布均勻的磁性高分子水凝膠。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術問題:針對目前磁性水凝膠對環(huán)境條件的耐受性不夠，人工合成的水凝膠的力學性能普遍比較差，不能達到所需要的機械強度指標，磁性粒子在形成凝膠過程中易發(fā)生團聚和沉淀而引起磁性分布不均的問題的問題，提供了一種復合磁性水凝膠的制備方法，本發(fā)明將活化后的瑪瑙石顆粒與殼聚糖、丙烯酸混合，并加入交聯(lián)劑和引發(fā)劑，在紫外燈照射下進行反應得到的凝膠溶液，再與四氧化三鐵磁性顆粒進行共混，混合后放入冰箱中冷凍再解凍，即可，本發(fā)明制得的復合磁性水凝膠性能穩(wěn)定，磁性粒子在水凝膠中分布均勻，不易產生團聚和沉淀現(xiàn)象，得到的磁性水凝膠力學性能好，而且工藝簡單，易于操作，產品重復性好。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:
(1)稱取600?800g瑪瑙石放入碾磨機中進行研磨，過200目篩，將過篩后的顆粒放入燒杯中，再向燒杯中加入720?800mL質量分數(shù)為30%氫氧化鈉溶液，對燒杯進行加熱至70?800C，以150r/min攪拌I?2h后過濾，使用無水乙醇沖洗過濾物3?4次；
(2)將上述沖洗后的過濾物放入煅燒爐中，在500?600°C下煅燒30?40min后自然冷卻至室溫，將煅燒物取出放入粉碎機中粉碎，過200目篩，得活化瑪瑙石顆粒，隨后將其放入燒杯中，向燒杯中加入120?150g色氨酸，攪拌均勻后向燒杯中加入800?900mL質量分數(shù)為8%的鹽酸溶液；
(3)待鹽酸溶液添加完成后將燒杯移至水浴鍋中，設定溫度為80?90°C，再分別向燒杯中加入600?900g殼聚糖和650?750mL質量分數(shù)為60 %丙烯酸水溶液，攪拌均勻，保溫30?40min后將燒杯移至超聲清洗器中，在頻率22KHz下振蕩I?2h;
(4)待上述振蕩結束后將燒杯移至油浴鍋中，分別向燒杯中加入30?50gN，N-二甲基雙丙稀酰胺及70?90g過硫酸鉀，設定溫度為60?70°C，在紫外燈照射下，以轉速180r/min攪摔I?3h后靜置30?40min;
(5)在上述靜置結束后向燒杯中加入130?190g四氧化三鐵，以轉速220r/min攪拌10?15min后將燒杯中的混合物倒入玻璃管中，再將玻璃管移至冰箱中，在-25?-20°C下冷凍過夜，隨后將玻璃管取出，在室溫下解凍2?3h，即可得到復合磁性水凝膠。
[0007]本發(fā)明制備得到的復合磁性水凝膠的飽和磁性強度為45.6?46.8emu/g，拉伸強度為620?700kPa，斷裂生長率可到600?800%，溶脹率為120?150，對Pb2+、Cd2+、Cu2+和Cr3+金屬溶液具有良好的吸附性。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明制得的復合磁性水凝膠性能穩(wěn)定，磁性粒子在水凝膠中分布均勻，不易產生團聚和沉淀現(xiàn)象；
(2)本發(fā)明得到的磁性水凝膠力學性能好，而且工藝簡單，易于操作，產品重復性好。
【具體實施方式】
[0009]首先稱取600?SOOg瑪瑙石放入碾磨機中進行研磨，過200目篩，將過篩后的顆粒放入燒杯中，再向燒杯中加入720?800mL質量分數(shù)為30%氫氧化鈉溶液，對燒杯進行加熱至70?80°C，以150r/min攪拌I?2h后過濾，使用無水乙醇沖洗過濾物3?4次;將沖洗后的過濾物放入煅燒爐中，在500?600°C下煅燒30?40min后自然冷卻至室溫，將煅燒物取出放入粉碎機中粉碎，過200目篩，得活化瑪瑙石顆粒，隨后將其放入燒杯中，向燒杯中加入120?150g色氨酸，攪拌均勻后向燒杯中加入800?900mL質量分數(shù)為8%的鹽酸溶液;待鹽酸溶液添加完成后將燒杯移至水浴鍋中，設定溫度為80?90°C，再分別向燒杯中加入600?900g殼聚糖和650?750mL質量分數(shù)為60%丙烯酸水溶液，攪拌均勻，保溫30?40min后將燒杯移至超聲清洗器中，在頻率22KHz下振蕩I?2h;待振蕩結束后將燒杯移至油浴鍋中，分別向燒杯中加入30?50gN，N-二甲基雙丙烯酰胺及70?90g過硫酸鉀，設定溫度為60?70°C，在紫外燈照射下，以轉速1801'/111；[11攪拌1?311后靜置30?401]1；[11;在靜置結束后向燒杯中加入130?190g四氧化三鐵，以轉速220r/min攪拌10?15min后將燒杯中的混合物倒入玻璃管中，再將玻璃管移至冰箱中，在-25?-20°C下冷凍過夜，隨后將玻璃管取出，在室溫下解凍2?3h，即可得到復合磁性水凝膠。
[0010]實例I
首先稱取600g瑪瑙石放入碾磨機中進行研磨，過200目篩，將過篩后的顆粒放入燒杯中，再向燒杯中加入720mL質量分數(shù)為30%氫氧化鈉溶液，對燒杯進行加熱至70°C，以150r/min攪拌Ih后過濾，使用無水乙醇沖洗過濾物3次;將沖洗后的過濾物放入煅燒爐中，在500°C下煅燒30min后自然冷卻至室溫，將煅燒物取出放入粉碎機中粉碎，過200目篩，得活化瑪瑙石顆粒，隨后將其放入燒杯中，向燒杯中加入120g色氨酸，攪拌均勻后向燒杯中加入SOOmL質量分數(shù)為8%的鹽酸溶液;待鹽酸溶液添加完成后將燒杯移至水浴鍋中，設定溫度為800C，再分別向燒杯中加入600g殼聚糖和650mL質量分數(shù)為60 %丙烯酸水溶液，攪拌均勻，保溫30min后將燒杯移至超聲清洗器中，在頻率22KHz下振蕩Ih;待振蕩結束后將燒杯移至油浴鍋中，分別向燒杯中加入30gN，N-二甲基雙丙烯酰胺及70g過硫酸鉀，設定溫度為60°C，在紫外燈照射下，以轉速180r/min攪拌Ih后靜置30min;在靜置結束后向燒杯中加入130g四氧化三鐵，以轉速220r/min攪拌1min后將燒杯中的混合物倒入玻璃管中，再將玻璃管移至冰箱中，在_25°C下冷凍過夜，隨后將玻璃管取出，在室溫下解凍2h，即可得到復合磁性水凝膠。
[0011]本發(fā)明制備得到的復合磁性水凝膠的飽和磁性強度為45.6emu/g，拉伸強度為620kPa，斷裂生長率可到600%，溶脹率為120，對Pb2+、Cd2+、Cu2+和Cr3+金屬溶液具有良好的吸附性。
[0012]實例2
首先稱取700g瑪瑙石放入碾磨機中進行研磨，過200目篩，將過篩后的顆粒放入燒杯中，再向燒杯中加入760mL質量分數(shù)為30%氫氧化鈉溶液，對燒杯進行加熱至75°C，以150r/min攪拌1.5h后過濾，使用無水乙醇沖洗過濾物3.5次;將沖洗后的過濾物放入煅燒爐中，在550°C下煅燒35min后自然冷卻至室溫，將煅燒物取出放入粉碎機中粉碎，過200目篩，得活化瑪瑙石顆粒，隨后將其放入燒杯中，向燒杯中加入135g色氨酸，攪拌均勻后向燒杯中加入850mL質量分數(shù)為8%的鹽酸溶液;待鹽酸溶液添加完成后將燒杯移至水浴鍋中，設定溫度為85°C，再分別向燒杯中加入750g殼聚糖和700mL質量分數(shù)為60 %丙烯酸水溶液，攪拌均勻，保溫35min后將燒杯移至超聲清洗器中，在頻率22KHz下振蕩1.5h;待振蕩結束后將燒杯移至油浴鍋中，分別向燒杯中加入40gN，N-二甲基雙丙烯酰胺及SOg過硫酸鉀，設定溫度為65°C，在紫外燈照射下，以轉速180r/min攪拌2h后靜置35min;在靜置結束后向燒杯中加入160g四氧化三鐵，以轉速220r/min攪拌13min后將燒杯中的混合物倒入玻璃管中，再將玻璃管移至冰箱中，在_23°C下冷凍過夜，隨后將玻璃管取出，在室溫下解凍2?3h，即可得到復合磁性水凝膠。
[0013]本發(fā)明制備得到的復合磁性水凝膠的飽和磁性強度為46.2emu/g，拉伸強度為656Pa，斷裂生長率可到756%，溶脹率為146，對Pb2+、Cd2+、Cu2+和Cr3+金屬溶液具有良好的吸附性。
[0014]實例3
首先稱取SOOg瑪瑙石放入碾磨機中進行研磨，過200目篩，將過篩后的顆粒放入燒杯中，再向燒杯中加入800mL質量分數(shù)為30%氫氧化鈉溶液，對燒杯進行加熱至80°C，以150r/min攪拌2h后過濾，使用無水乙醇沖洗過濾物4次;將沖洗后的過濾物放入煅燒爐中，在600°C下煅燒40min后自然冷卻至室溫，將煅燒物取出放入粉碎機中粉碎，過200目篩，得活化瑪瑙石顆粒，隨后將其放入燒杯中，向燒杯中加入150g色氨酸，攪拌均勻后向燒杯中加入900mL質量分數(shù)為8%的鹽酸溶液;待鹽酸溶液添加完成后將燒杯移至水浴鍋中，設定溫度為900C，再分別向燒杯中加入900g殼聚糖和750mL質量分數(shù)為60 %丙烯酸水溶液，攪拌均勻，保溫40min后將燒杯移至超聲清洗器中，在頻率22KHz下振蕩2h;待振蕩結束后將燒杯移至油浴鍋中，分別向燒杯中加入50gN，N-二甲基雙丙烯酰胺及90g過硫酸鉀，設定溫度為70°C，在紫外燈照射下，以轉速180r/min攪拌3h后靜置40min;在靜置結束后向燒杯中加入190g四氧化三鐵，以轉速220r/min攪拌15min后將燒杯中的混合物倒入玻璃管中，再將玻璃管移至冰箱中，在_20°C下冷凍過夜，隨后將玻璃管取出，在室溫下解凍3h，即可得到復合磁性水凝膠。
[0015]本發(fā)明制備得到的復合磁性水凝膠的飽和磁性強度為46.8emu/g，拉伸強度為700kPa，斷裂生長率可到800%，溶脹率為150，對Pb2+、Cd2+、Cu2+和Cr3+金屬溶液具有良好的吸附性。
【主權項】
1.一種復合磁性水凝膠的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)稱取600?SOOg瑪瑙石放入碾磨機中進行研磨，過200目篩，將過篩后的顆粒放入燒杯中，再向燒杯中加入720?800mL質量分數(shù)為30%氫氧化鈉溶液，對燒杯進行加熱至70?800C，以150r/min攪拌I?2h后過濾，使用無水乙醇沖洗過濾物3?4次； (2)將上述沖洗后的過濾物放入煅燒爐中，在500?600°C下煅燒30?40min后自然冷卻至室溫，將煅燒物取出放入粉碎機中粉碎，過200目篩，得活化瑪瑙石顆粒，隨后將其放入燒杯中，向燒杯中加入120?150g色氨酸，攪拌均勻后向燒杯中加入800?900mL質量分數(shù)為8%的鹽酸溶液； (3)待鹽酸溶液添加完成后將燒杯移至水浴鍋中，設定溫度為80?90°C，再分別向燒杯中加入600?900g殼聚糖和650?750mL質量分數(shù)為60 %丙烯酸水溶液，攪拌均勻，保溫30?40min后將燒杯移至超聲清洗器中，在頻率22KHz下振蕩I?2h; (4)待上述振蕩結束后將燒杯移至油浴鍋中，分別向燒杯中加入30?50gN，N-二甲基雙丙稀酰胺及70?90g過硫酸鉀，設定溫度為60?70°C，在紫外燈照射下，以轉速180r/min攪摔I?3h后靜置30?40min; (5)在上述靜置結束后向燒杯中加入130?190g四氧化三鐵，以轉速220r/min攪拌10?15min后將燒杯中的混合物倒入玻璃管中，再將玻璃管移至冰箱中，在-25?-20°C下冷凍過夜，隨后將玻璃管取出，在室溫下解凍2?3h，即可得到復合磁性水凝膠。
【文檔編號】C08F251/00GK105885323SQ201610144371
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月15日
【發(fā)明人】葉先龍, 王志慧, 宋國
【申請人】寧波江東波莫納電子科技有限公司