[发明专利]一种温敏水凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种温敏水凝胶及其制备方法，所述温敏水凝胶由异丁烯与马来酸酐共聚物、溶剂、十八水合硫酸铝混合得到，所述温敏水凝胶在室温下为透明溶液态，在40～60℃转变为不透明凝胶，当温度恢复室温时，从不透明凝胶恢复至透明溶液态。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体而言，涉及一种具有温度敏感性的水凝胶及其制备方法。

背景技术

高分子水凝胶材料是一类在水中能够吸收大量的水分并保持其原有结构不被溶解的三维网络结构的聚合物。智能水凝胶是指在pH、温度、磁场、电、光等环境条件变化时响应的水凝胶材料。

温敏水凝胶作为智能水凝胶的一种，因其对温度变化的刺激产生应答的特性，使它被用在催化剂活性控制、化学类转换器、具有“开关”功能的材料、各类传感器、人工肌肉、药物缓释、分子分离等方面。现已成为功能高分子领域中的一个研究热点。

张永奎等人(专利ZL201711452191.5)以黄原胶为主体、N,N-异丙基丙烯酰胺提供温敏性能、柠檬酸为交联剂和过硫酸铵为引发剂合成了温敏水凝胶。顾月清等人(专利ZL200610039297.8)公开了一种以N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸等为主单体，在化学交联剂存在下，引发聚合制备pH及温度双重敏感性纳米水凝胶的方法。丁建东等(专利ZL200410017390.X)公开了一种温敏性可降解微凝胶及其制备方法，该微凝胶完全由合成高分子组成，具有反向的温度敏感性和可降解性。

目前公开的温敏水凝胶的合成过程比较复杂，原料种类繁多，不适合大规模生产，对应用的限制比较大。

发明内容

发明的目的是提供一种原料简单、操作方便、无毒的具有温度敏感性的水凝胶及其制备方法。

在此，本发明提供一种温敏水凝胶，所述温敏水凝胶由异丁烯与马来酸酐共聚物、溶剂、十八水合硫酸铝混合得到，所述温敏水凝胶在室温下为透明溶液态，在40～60℃转变为不透明凝胶，当温度恢复室温时，从不透明凝胶恢复至透明溶液态。

本发明的温敏水凝胶在常温下(25℃)为透明溶液，随着温度的升高转变为不透明凝胶，由液态转化为凝胶状的温度T_液-胶范围为40～60℃，且具有可逆性，即随着温度的降低可再次从不透明凝胶转变为透明液体。本发明的温敏水凝胶，可在一定的温度条件下，例如至少可在温度升高至40～60℃时，发生交联反应。

本发明的温敏水凝胶，凝胶化的机理包括：异丁烯与马来酸酐共聚物在水中电离成带正电的铵根离子和带负电的聚合物分子，而十八水硫酸铝在水中电离成硫酸根离子和铝离子，铝离子水解会产生氢氧化铝，水解能力随温度的升高而升高，氢氧化铝表面带正电，会与带负电的聚合物分子发生吸附，从而交联成三维的网络状结构，所以随着温度的升高，从透明液态转化为不透明凝胶。当温度降低时，铝离子的水解平衡向消耗氢氧化铝的方向移动，进而失去交联高分子聚合物的能力，使不透明凝胶转化为透明溶液。

所述异丁烯与马来酸酐共聚物可以为水溶性异丁烯与马来酸酐共聚物，优选为聚[(异丁烯-alt-马来酸，铵盐)-co-(异丁烯-alt-马来酸酐)]中任意一种型号或其相互组合。例如可以举出ISOBAM 600AF(购自株式会社クラレ，可乐丽株式会社)、ISOBAM 02K-AF(购自株式会社クラレ，可乐丽株式会社)、ISOBAM 104(购自株式会社クラレ，可乐丽株式会社)、ISOBAM 110(购自株式会社クラレ，可乐丽株式会社)等。所述溶剂为可以为水，优选去离子水。

较佳地，所述异丁烯与马来酸酐共聚物的数均分子量可以为5000～25000。

所述温敏水凝胶的制备方法可以包括：

在室温下将异丁烯与马来酸酐共聚物与溶剂混合，得到异丁烯与马来酸酐共聚物溶液；

将十八水合硫酸铝与所述异丁烯与马来酸酐共聚物溶液混合，得到温敏水凝胶。