專利名稱：一種微凝膠復合水凝膠的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高分子技術領域，尤其涉及一種微凝膠復合水凝膠的制備方法。
背景技術：
水凝膠是一種具有三維網(wǎng)絡結構的功能高分子材料，能夠吸水溶脹但不溶于水， 同時具有良好的保水性能及生物相容性，最近二三十年一直是一個研究的熱點?？蓮V泛應 用于醫(yī)藥、醫(yī)療、衛(wèi)生保健、建筑、農(nóng)林園藝灌溉節(jié)水、土壤改良、石油化工、污水處理及組織 工程等眾多領域。傳統(tǒng)水凝膠由于機械強度差，而大大限制了其應用。傳統(tǒng)水凝膠是由小 分子化學交聯(lián)劑(如N，N'-亞甲雙丙基烯酰胺)制備而成。由于交聯(lián)點在體系內(nèi)的無序 分布造成鏈節(jié)長短不一，使每條鏈所能承受的應力不同，應力容易集中于短鏈而首先斷裂， 繼而引起整個水凝膠的破裂，因而水凝膠的整體機械性能差。 近年來，出現(xiàn)了幾種高強度水凝膠強度的合成方法拓撲水凝膠，雙網(wǎng)絡結構水凝 膠，復合水凝膠。與其它兩種水凝膠相比，復合水凝膠由于其制備方法上的優(yōu)勢，近年來引 起了廣泛關注，如采用粘土作為交聯(lián)劑的納米復合水凝膠，采用疏水性大分子微球作為引 發(fā)劑和交聯(lián)劑的大分子微球復合水凝膠。但這兩種復合水凝膠在制備時粘土和疏水性大分 子微球都屬于不同于水凝膠本體的填充物，整個水凝膠不是組分均一的材料。在提高其水 凝膠機械性能的同時，容易引起水凝膠其它性能的下降，如組織適應性，溫度敏感性等。
在Colloid Polym Sci (2009) 287 :621-625論文上公開了采用含有雙鍵的反應性 微凝膠作為交聯(lián)劑制備出微凝膠復合水凝膠，該水凝膠具有兩個層次的結構，首先，微凝膠 內(nèi)部具有網(wǎng)絡結構；其次，聚合物鏈靠微凝膠連結在一起，這層結構類似于粘土復合水凝 膠；該水凝膠具有優(yōu)異的機械性能。同時制備微凝膠和水凝膠的主要單體相同，不需要引入 其它的添加成分，從而使整個水凝膠是組分均一的材料，在提高其機械性能的同時不會產(chǎn) 生由于填充物而導致的其它性能的下降問題。但是采用含雙鍵的微凝膠制備微凝膠復合水 凝膠時，需要首先在反應性微凝膠的基礎上通過化學改性的方法制備含雙鍵的微凝膠，使 整個制備工藝非常復雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種工藝簡單的微凝膠復合水 凝膠的制備方法，在提高其機械性能的同時不會產(chǎn)生由于填充物導致的其它性能的下降問 題。 本發(fā)明是通過以下方式實現(xiàn)的 微凝膠復合水凝膠的制備方法包括如下步驟 第一步，制備含N-羥甲基的微凝膠乳液 采用乳液聚合法，用氮氣常溫下驅氧20分鐘后，引發(fā)反應制備含N-羥甲基的微凝
膠乳液，其組分和質量百分比為
環(huán)己烷40-45%
3
丙烯酰胺16-23% 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)或丙烯酸1-7% N-羥甲基丙烯酰胺2-7% N， N'-亞甲基雙丙烯酰胺0. 005-0. 10% 0P_10:l-3% SP20或SP80 :3-9% 水35-41% 過硫酸銨或過硫酸鉀0. 002-0. 02%
亞硫酸氫鈉0. 002-0. 02%
第二步，制備分散液 將微凝膠乳液干燥后重新分散于水中，分散液的組分和質量百分比含量為
微凝膠3-4%
水96-97% 這里所指的微凝膠質量是指不含水的干微凝膠質量；
第三步，制備預聚液 將丙烯酰胺、2_丙烯酰胺基_2-甲基丙磺酸或丙烯酸、分散液、水混合獲得預聚 液，其組分和質量百分比為
丙烯酰胺20-25% 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或丙烯酸2-5%
分散液5_15%
水60-70%
第四步，聚合 將預聚液驅氧30分鐘以上，加入0. 002-0. 04 %過硫酸銨或過硫酸鉀及 0. 002-0. 04%的亞硫酸氫鈉，常溫下引發(fā)自由基聚合3小時以上，得到基礎聚合物；
第五步，高溫加熱處理 將基礎聚合物在70-99t:加熱處理1. 5-5小時。
具體的制備工藝可概括為 制備含N-羥甲基的乳液一制備分散液一制備預聚液一聚合一高溫加熱交聯(lián)
本發(fā)明采用丙烯酰胺作為主要單體，N-羥甲基丙烯酰胺作為功能單體，采用制備 的含N-羥甲基的微凝膠分散液作為潛在交聯(lián)劑，然后采用先聚合，后高溫處理交聯(lián)的方法 制備出微凝膠復合水凝膠，該方法不需要采用化學改性獲得含潛在交聯(lián)點的微凝膠，使整 個微凝膠復合水凝膠的制備工藝更加簡單，且制備的水凝膠機械性能優(yōu)異。
具體實施例方式
下面給出本發(fā)明的四個最佳實施例。
實施例1 : 在500ml的燒瓶中加入45克丙烯酰胺，4克AMPS， 4克N-羥甲基丙烯酰胺，0. 05克 雙丙，56ml水，加入2. 5克0P-10，7. 5克SP80，充分攪拌后，加入110ml環(huán)己烷，用氮氣驅氧 20分鐘后加入0. 005克過硫酸銨和0.01克亞硫酸氫鈉作為引發(fā)劑，反應3小時獲得含N-羥甲基微凝膠乳液。取8. 5克乳液干燥后重新分散于47克水中。取10克分散液于150ml燒 杯中，加入20g丙烯酰胺，5克AMPS， 65ml水，充分攪拌溶解10分鐘，形成預聚合液，驅氧20 分鐘，加入0. 008克過硫酸銨和0. 008克亞硫酸氫鈉。常溫下聚合5小時得到基礎聚合物， 將基礎聚合物在99t:處理10分鐘，9(TC處理1. 5小時。
凝膠含水量采用如下公式計算
X = (Ws-Wd) /Ws Ws——溶脹凝膠的質量；Wd——相應的干凝膠質量 凝膠拉伸強度的測試如下在力學試驗機上進行，采用的測試樣品的尺寸為45mm
長，15mm寬，5mm厚，樣品的含水量為90%。 其結果如下 拉伸強度25Kpa，拉伸率2700% 實施例2 : 在500ml的燒瓶中加入40克丙烯酰胺，6克AMPS，7克N_羥甲基丙烯酰胺，O. 04 克雙丙，56ml水，加入2. 5克OP-IO， 7. 5克SP80，充分攪拌后，加入110ml環(huán)己烷，用氮氣 驅氧20分鐘后加入0. 005克過硫酸鉀和0. 01克亞硫酸氫鈉作為引發(fā)劑，反應3小時獲得 含N-羥甲基的微凝膠乳液。取8.5克乳液干燥后重新分散于47克水中。取5克分散液于 150ml燒杯中，加入25g丙烯酰胺，2克AMPS， 68ml水，充分攪拌溶解10分鐘，形成預聚合液， 驅氧25分鐘，加入0. 012克過硫酸鉀和0. 012克亞硫酸氫鈉。常溫下聚合4小時得到基礎 聚合物，將聚合物在99t:處理10分鐘，9(TC處理4. 5小時。
性能測試同實施例一，其結果如下
拉伸強度24Kpa，拉伸率1900%
實施例3:在500ml的燒瓶中加入42克丙烯酰胺，5克AMPS， 6克N-羥甲基丙烯酰胺，0. 03克 雙丙，56ml水，加入2. 5克0P-10，7. 5克SP20，充分攪拌后，加入110ml環(huán)己烷，用氮氣驅氧 20分鐘后加入O. 005克過硫酸銨和0. 02克亞硫酸氫鈉作為引發(fā)劑，反應3小時獲得含N-羥 甲基的微凝膠乳液。取8. 5克乳干燥后重新分散于47克水中。取14克分散液于150ml燒 杯中，加入20g丙烯酰胺，4克AMPS， 62ml水，充分攪拌溶解10分鐘，形成預聚合液，驅氧20 分鐘，加入0. 005克過硫酸銨和0. 005克亞硫酸氫鈉。常溫下聚合5小時得到基礎聚合物， 將聚合物在89t:處理4小時。
性能測試同實施例一，其結果如下
拉伸強度37Kpa，拉伸率1900%
實施例4 : 其它同實施例3，將常溫下聚合5小時得到基礎聚合物，在8(TC處理3小時。 性能測試結果如下 拉伸強度17Kpa，拉伸率1385%
權利要求
一種微凝膠復合水凝膠的制備方法，其特征是包括以下步驟(1)制備含N-羥甲基的微凝膠乳液采用乳液聚合法，用氮氣常溫下驅氧20分鐘后，引發(fā)反應制備含N-羥甲基的微凝膠乳液，其組分和質量百分比為環(huán)己烷40-45％，丙烯酰胺16-23％，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或丙烯酸1-7％，N-羥甲基丙烯酰胺2-7％，N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺0.005-0.10％，OP-101-3％，SP20或SP803-9％，水35-41％，過硫酸銨或過硫酸鉀0.002-0.02％，亞硫酸氫鈉0.002-0.02％；(2)制備分散液將微凝膠乳液干燥后重新分散于水中；分散液的組分和質量百分比為微凝膠3-4％，水96-97％，微凝膠是指不含水的干微凝膠；(3)制備預聚液將丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或丙烯酸、分散液、水混合獲得預聚液，其預聚液的組分和質量百分比為丙烯酰胺20-25％，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或丙烯酸2-5％，分散液5-15％，水60-70％；(4)聚合將預聚液驅氧30分鐘以上，加入0.002-0.04％引發(fā)劑及0.002-0.04％的亞硫酸氫鈉，常溫下引發(fā)自由基聚合3小時以上，得到基礎聚合物；(5)高溫加熱處理將步驟(4)得到的基礎聚合物在70-99℃加熱處理1.5-5小時。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子技術領域，涉及一種微凝膠復合水凝膠的制備方法。本發(fā)明的制備方法包括制備含N-羥甲基的乳液→制備分散液→制備預聚液→聚合→高溫加熱交聯(lián)。本發(fā)明采用丙烯酰胺作為主要單體，N-羥甲基丙烯酰胺作為功能單體，采用制備的含N-羥甲基的微凝膠分散液作為潛在交聯(lián)劑，然后采用先聚合，后高溫處理交聯(lián)的方法制備出微凝膠復合水凝膠，該方法不需要采用化學改性獲得含潛在交聯(lián)點的微凝膠，使整個微凝膠復合水凝膠的制備工藝更加簡單，且制備的水凝膠機械性能優(yōu)異。
文檔編號C08F220/58GK101775148SQ20091025580
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權日2009年12月30日
發(fā)明者秦緒平, 趙芳 申請人:山東大學