[发明专利]一种光热转换水凝胶的制备方法及应用

说明书

本发明属于高分子复合功能材料领域，公开了一种光热转换水凝胶的制备方法，包括以下步骤：（1）将二氧化钼分散在水中，制备二氧化钼分散液；（2）将锂皂石溶解在水中，然后加入步骤（1）的二氧化钼分散液，混合均匀，得到混合溶液；（3）在冰浴和氮气氛围下，将N‑异丙基丙烯酰胺溶解于步骤（2）的混合溶液中，然后加入引发剂、交联剂和助引发剂，混合均匀，得到混合预聚液；（4）将步骤（3）的混合预聚液注入模具内，室温下反应24h，得到水凝胶。本发明制备的水凝胶具有显著的光热转换效果、良好的透光性和力学性能、优良的升降温循环稳定性，在智能水凝胶驱动器，远程光控微流阀，光热理疗片等领域有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及高分子复合功能材料领域，具体涉及一种光热转换水凝胶的制备方法及应用。

背景技术

光响应水凝胶作为智能水凝胶中的一种，主要通过光照射诱导作用使其具有可调控的智能化作用，与外界因素之间没有直接的物理接触，这一特点使光响应水凝胶在软体机器人、传感器、微器件和药物释放等领域得到了广泛的研究。

由于近红外光辐照的强度、时间和位置可以很容易地进行人为控制，因此，近红外光被认为是一种理想的触发水凝胶的光响应行为的光源。由热敏性聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶和氧化石墨烯，碳纳米管，四氧化三铁纳米粒子，金纳米棒和二硫化钼等近红外光热转换填料相结合制备的复合水凝胶已经被广泛研究。然而，碳基纳米材料在水凝胶体系分散性差，贵金属纳米材料制备成本高且具有一定的细胞毒性，过渡金属双卤代物类光热材料化学稳定性差，在高温或反复激光照射条件下容易被氧化，阻碍了其实际应用。此外，传统光热填料掺入制备的复合水凝胶透明性极差，呈现全黑或颜色过深而完全不透光，无法在在可视化领域应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题和不足，本发明的目的旨在提供一种光热转换水凝胶的制备方法及应用。

为实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种光热转换水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将二氧化钼分散在水中，得到二氧化钼分散液；

（2）将锂皂石分散在水中，得到锂皂石溶液，然后向锂皂石溶液中加入步骤（1）得到的二氧化钼分散液，混合均匀，得到混合溶液；

（3）在冰浴和惰性气体氛围下，将N-异丙基丙烯酰胺溶解于步骤（2）得到的混合溶液中，然后加入引发剂、交联剂和助引发剂，混合均匀，得到混合预聚液；

（4）将步骤（3）得到的混合预聚液注入模具内，室温下反应24h，得到水凝胶样品。

根据上述的制备方法，优选地，步骤（3）中所述N-异丙基丙烯酰胺与二氧化钼分散液中二氧化钼的质量比为1：（0.003～0.015）。

根据上述的制备方法，优选地，步骤（3）中所述N-异丙基丙烯酰胺与锂皂石的质量比为1: （0.05～0.3）；更加优选地，N-异丙基丙烯酰胺与锂皂石的质量比为1:0.2。

根据上述的制备方法，优选地，步骤（3）中所述引发剂为过硫酸铵；所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺；所述助引发剂为N,N,N’,N’-四甲基乙二胺。

根据上述的制备方法，优选地，步骤（3）所述过硫酸铵与N-异丙基丙烯酰胺的质量比为（0.01～0.04）：1；所述N,N’-亚甲基双丙烯酰胺与N-异丙基丙烯酰胺的质量比为（0.0005～0.004）：1；所述N,N,N’,N’-四甲基乙二胺的用量为10μL/1g N-异丙基丙烯酰胺；更加优选地，过硫酸铵与N-异丙基丙烯酰胺的质量比为0.02：1；所述N,N’-亚甲基双丙烯酰胺与N-异丙基丙烯酰胺的质量比为0.001：1。