[发明专利]一种多响应且各向异性的磁性水凝胶的制备方法有效

专利信息
申请号: 202110240610.9 申请日: 2021-03-04
公开(公告)号: CN112876598B 公开(公告)日: 2022-09-27
发明(设计)人: 李彬;王晓杰;徐潺潺 申请(专利权)人: 中国科学院合肥物质科学研究院
主分类号: C08F220/06 分类号: C08F220/06;C08F220/56;C08F220/54;C08F2/44;C08K9/06;C08K3/22
代理公司: 安徽省合肥新安专利代理有限责任公司 34101 代理人: 卢敏
地址: 230031 安徽*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 响应 各向异性 磁性 凝胶 制备 方法
【说明书】:

发明公开了一种多响应且各向异性的磁性水凝胶的制备方法,是将表面修饰后的磁性颗粒加入到聚合物基体中,并通过外加磁场使磁性颗粒在基体中呈链状分布,从而获得目标产物。本发明所制备的磁性水凝胶具有各向异性结构,机械性能优异、稳定性好,且具有多响应性(溶胀、变刚度、压阻效应),在诸多领域有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种磁性水凝胶,具体涉及一种多响应且各向异性的磁性水凝胶的制备方法。

背景技术

随着人机交互的迅速发展,软体机器人技术引起了人们的广泛关注,对于柔性材料和结构的研究成为一个重要的方向。水凝胶具有三维空间网状结构,十分柔软,在水中迅速溶胀并吸收大量体积的水而不溶解,具有可延展性、生物兼容性、可渗透性以及对外界刺激的响应能力,这些优异的性能让水凝胶材料成为了理想的柔性材料。但是,传统的水凝胶缺乏强度,容易发生永久性断裂,而且它们内部的结构简单,缺乏特殊的功能,几乎不对外界刺激敏感,这很大程度上限制了它们的应用范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种性能稳定、响应性良好且具有各向异性结构的磁性水凝胶的制备方法,选用纳米级铁磁颗粒作为填料,并通过外磁场的作用使填料在基体中具有一定的链状结构,提高材料的机械性能,所得材料的性能具有一定的可调控性。

本发明为实现发明目的,采用如下技术方案:

一种多响应且各向异性的磁性水凝胶的制备方法,是按如下步骤进行:

步骤1、将1-3重量份的甲基丙烯酸和8-10重量份的磁性颗粒加入到乙醇溶液中,超声分散30~40min,然后再加入4-6重量份的乙烯基三甲氧基硅烷,机械搅拌20~30min,除去乙醇,真空干燥,得到表面修饰后磁性颗粒;

步骤2、将1-5重量份的聚合单体加入到20~40重量份的去离子水中,搅拌至完全溶解,然后依次加入0.1-0.5重量份的引发剂、1-6重量份的表面修饰后磁性颗粒、1-3重量份的交联剂和0.5-1重量份的促进剂,搅拌均匀后倒入模具中,然后施加磁场10~15min,即获得多响应且各向异性的磁性水凝胶。

作为优选,所述磁性颗粒为四氧化三铁磁性颗粒。

作为优选,所述磁性颗粒的粒径大小为1~10nm。

作为优选,所述聚合单体为丙烯酰胺或丙烯酸。

作为优选,所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的至少一种。

作为优选,所述交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇脂和N,N-亚甲基丙烯酰胺中的至少一种。

作为优选,所述促进剂为四甲基乙二胺和三乙烯二胺中的至少一种。

作为优选,所述磁场的强度在0.1~1.0T。

与现有技术相比,本发明的有益效果体现在:

1、本发明所制备的磁性水凝胶具有各向异性结构,机械性能优异、稳定性好,且具有多响应性(溶胀、变刚度、压阻效应),可应用于药物运输、柔性驱动器、组织工程、人工肌肉、软体机器人、传感器件、仿生器件、生物医药、柔性电子等诸多领域。

2、本发明的制备方法工艺简单、成本低、环保。

3、本发明的制备方法,通过对磁性颗粒进行表面修饰可以提高颗粒在聚合物基体中的分散性。

4、本发明的制备方法,通过外磁场的作用可以实现磁性颗粒在水凝胶基体中的定向排列,从而有效增加水凝胶的力学性能,同时使其具有方向性结构。

附图说明

图1为实施例1所得磁性水凝胶(磁性颗粒占聚合物质量的7.4%)的SEM图,其中(b)图为(a)图的局部放大图。

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